半導體設備及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體設備及其制造方法。目的是在不降低諸如有源矩陣顯示設備的半導體設備中的晶體管的驅(qū)動能力的情況下減小寄生電容的電容值。此外，另一目的是以低成本提供一種其中寄生電容的電容值被減小的半導體設備。在由與晶體管的柵極電極相同的材料層形成的布線與由與源極電極或漏極電極相同的材料層形成的布線之間提供除柵極絕緣層之外的絕緣層。
【專利說明】半導體設備及其制造方法
[0001]本申請是申請日為2009年12月25日、申請?zhí)枮?00910262651.7、發(fā)明名稱為“半
導體設備及其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及半導體設備及其制造方法。
【背景技術】
[0003]以液晶顯示設備為代表的所謂平板顯示器(FPD)具有薄且低功耗的特性。因此，平板顯示器被廣泛用于各種領域中。其中，由于在每個像素中具有薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣液晶顯示設備具有高顯示性能，因此市場規(guī)模正在顯著擴大。
[0004]在用于有源矩陣顯示設備的有源矩陣襯底之上形成多個掃描線和信號線，并且這些布線相互交叉，其之間插入有絕緣層。薄膜晶體管被設置在掃描線與信號線的交叉部分附近，并且每個像素均被切換(例如參見專利文獻I)。
[0005]【參考文獻】
[0006]【專利文獻】
[0007]【專利文獻I】日本公開專利申請N0.H04-220627
[0008]這里，在掃描線`與信號線的交叉部分中由于其結構而形成了靜電電容(也稱為“寄生電容”)。由于寄生電容引起信號延遲等并使得顯示質(zhì)量下降，因此其電容值優(yōu)選地是小的。
[0009]作為一種用于減小在掃描線與信號線的交叉部分中產(chǎn)生的寄生電容的方法，例如，提出了一種用于形成覆蓋掃描線的厚絕緣膜的方法；然而，在底柵晶體管中，在掃描線與信號線之間形成柵極絕緣層，由此，在將柵極絕緣層簡單地形成為很厚的情況下降低了晶體管的驅(qū)動能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于前述問題，在諸如有源矩陣顯示設備的半導體設備中，目的是在不降低晶體管的驅(qū)動能力的情況下減小寄生電容的電容值。此外，另一目的是以低成本提供一種其中寄生電容的電容值被減小的半導體設備。
[0011 ] 在所公開的本發(fā)明中，在由與晶體管的柵極電極相同的材料層形成的布線與由與源極電極或漏極電極相同的材料層形成的布線之間設置除柵極絕緣層之外的絕緣層。
[0012]本說明書中公開的本發(fā)明的實施例是一種用于制造半導體設備的方法，該方法包括如下步驟:在襯底之上形成第一導電層；在第一導電層之上選擇性地形成具有多個厚度的抗蝕劑掩模；使用該抗蝕劑掩模來刻蝕第一導電層并形成柵極電極和第一布線；使該抗蝕劑掩?？s減(recede)以去除該柵極電極之上的抗蝕劑掩模并留下第一布線之上的一部分抗蝕劑掩模；將柵極絕緣層形成為覆蓋該柵極電極、第一布線以及被留下的抗蝕劑掩模；在該柵極絕緣層之上形成第二導電層；選擇性地刻蝕第二導電層以形成源極電極和漏極電極并在與被留下的抗蝕劑掩模重疊的區(qū)域中形成與第一布線重疊的第二布線；以及形成在與該柵極電極重疊的區(qū)域中與該源極電極和漏極電極接觸的半導體層。
[0013]在以上描述中，可以形成包含銦、鎵以及鋅的氧化物半導體層作為該半導體層。
[0014]在以上描述中，優(yōu)選地將第一布線形成為使得與被留下的抗蝕劑掩模重疊的區(qū)域中的第一布線的寬度小于其它區(qū)域中的第一布線的寬度。另外，優(yōu)選地將第二布線形成為使得與被留下的抗蝕劑掩模重疊的區(qū)域中的第二布線的寬度小于其它區(qū)域中的第二布線的寬度。
[0015]另外，優(yōu)選地將第一布線形成為使得與被留下的抗蝕劑掩模重疊的區(qū)域中的第一布線的厚度大于其它區(qū)域中的第一布線的厚度。另外，優(yōu)選地將第二布線形成為使得與被留下的抗蝕劑掩模重疊的區(qū)域中的第二布線的厚度大于其它區(qū)域中的第二布線的厚度。例如，優(yōu)選地在第二布線之上形成另一導電層。請注意，第一布線和第二布線可以具有單層結構或疊層結構。
[0016]請注意，在本說明書中，半導體設備指的是可以通過利用半導體特性而工作的任何設備；顯示設備、半導體電路、電子裝置全部包括在半導體設備的范疇中。
[0017]根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個實施例，在形成第一布線中使用的抗蝕劑掩模被部分地留下，由此減小了由第一布線和第二布線形成的寄生電容的電容值。因此，可以在抑制增加制造步驟數(shù)量的同時提供在其中減小了寄生電容的電容值的半導體設備。
[0018]另外，在第一布線和第二布線相互重疊的區(qū)域中第一布線或第二布線的寬度小的情況下，可以進一步減小寄生電容的電容值。
[0019]另一方面，在如上所述布線的寬度局部較小的情況下，該區(qū)域中的布線電阻增大。為了解決此問題，優(yōu)選地增大該區(qū)域中的布線的厚度。在增大布線厚度的情況下，可以抑制局部布線電阻的增大且可以維持半導體設備的特性。請注意，在所公開的本發(fā)明中，在可以抑制步驟數(shù)量的同時可以增加布線的厚度。
[0020]通過以上步驟，根據(jù)所公開的本發(fā)明的一個實施例，可以以低成本提供在其中寄生電容的電容值減小的高性能半導體設備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1A?ID是示出實施例1的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0022]圖2A?2C是示出實施例1的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0023]圖3A?3D是示出實施例2的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0024]圖4A?4D是示出實施例2的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0025]圖5A?5E是示出實施例3的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0026]圖6A?6C是示出實施例4的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0027]圖7A?7C是示出實施例4的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0028]圖8是實施例4的半導體設備的平面圖。
[0029]圖9A?9C是示出實施例5的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0030]圖10是實施例5的半導體設備的平面圖。
[0031]圖1IA-1、圖11A-2和圖1lB是示出實施例6的半導體設備的視圖。
[0032]圖12是示出實施例6的半導體設備的視圖。[0033]圖13是示出實施例7的半導體設備的視圖。
[0034]圖14A~14C是示出實施例8的半導體設備的視圖。
[0035]圖15A和圖15B是示出實施例8的半導體設備的視圖。
[0036]圖16A和圖16B是示出電子紙的使用模式的實例的視圖。
[0037]圖17是示出電子書閱讀器的實例的外部視圖。
[0038]圖18A是電視設備的實例的外部視圖且圖18B是數(shù)字相框的實例的外部視圖。
[0039]圖19A和圖19B是示出娛樂機器(amusement machine)的實例的外部視圖。
[0040]圖20A和圖20B是示出蜂窩式電話的實例的外部視圖。
[0041]圖21A~21D是示出實施例11的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0042]圖22k~22D是示出實施例12的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0043]圖23A~23D是示出實施例13的用于制造半導體設備的方法的截面圖。
[0044]圖24A和圖24B是示出實例I的晶體管的結構的截面圖。
[0045]圖25A和圖25B是示出實例I的晶體管的電學特性曲線的曲線圖。
【具體實施方式】
[0046]參照附圖來詳細地描述實施例。請注意，本發(fā)明不限于以下實施例中的描述，并且本領域技術人員明白，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可以以各種方式來改變本發(fā)明的模式和細節(jié)。另外，適當時可以以組合方式來實現(xiàn)根據(jù)不同實施例的結構。請注意，在下述本發(fā)明的結構中，用相同的附圖標記來表示相同的部分或具有類似功能的部分，并省略其重復說明。
[0047]【實施例1】
[0048]在本實施例中，參照附圖來描述用于制造半導體設備的方法的實例。
[0049]首先，在襯底100之上形成導電層102并在導電層102之上選擇性地形成抗蝕劑掩模104和106 (參見圖1A)。請注意，在本實施例中，將抗蝕劑掩模106形成為厚于抗蝕劑掩模104。
[0050]可以將任何襯底用于襯底100，只要其為具有絕緣表面的襯底即可，例如玻璃襯底。優(yōu)選的是該玻璃襯底是無堿玻璃襯底。例如，使用諸如鋁硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、鋇硼硅酸鹽玻璃等的玻璃材料作為無堿玻璃襯底的材料。此外，作為襯底100，可以使用由絕緣體形成的絕緣襯底(例如陶瓷襯底、石英襯底或藍寶石襯底)、上面覆蓋有絕緣材料的由諸如硅的半導體材料形成的半導體襯底、上面覆蓋有絕緣材料的由諸如金屬或不銹鋼的導電材料形成的導電襯底。還可以使用塑料襯底，只要其能夠在制造步驟中經(jīng)受住熱處理即可。
[0051]導電層102優(yōu)選地由諸如鋁(Al)、銅(Cu)、鑰(Mo)、鎢(W)、鈦(Ti)的導電材料形成。提供濺射法、真空蒸發(fā)、CVD法等等作為形成方法。在將鋁(或銅)用于導電層102的情況下，由于鋁本身(或銅本身)具有諸如低耐熱性和易于被腐蝕的缺點，因此優(yōu)選地將其與具有耐熱性的導電材料相結合地形成。
[0052]作為具有耐熱性的導電材料，可以使用包含選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)和鈧(Sc)的元素的金屬、包含這些元素中的任何作為其組分的合金、包含這些元素的任何的組合的合金、包含這些元素中的任何作為其組分的氮化物等等?？梢詫⒕哂心蜔嵝缘膶щ姴牧吓c鋁(或銅)堆疊，由此可以形成導電層102。
[0053]可以使用多色調(diào)掩模(mult1-tone mask)來形成抗蝕劑掩模104和106。這里，多色調(diào)掩模是能夠用多級光強度進行曝光的掩模。通過使用多色調(diào)掩模，一次曝光和顯影過程使得能夠形成具有多個厚度(通常為兩種厚度)的抗蝕劑掩模。通過使用多色調(diào)掩模，可以抑制步驟的數(shù)量。
[0054]例如，為了形成具有兩種厚度的抗蝕劑掩模，優(yōu)選地使用用三級光強度照射的多色調(diào)掩模來執(zhí)行曝光，從而提供曝光區(qū)、半曝光區(qū)和未曝光區(qū)。
[0055]提供灰色調(diào)掩模和半色調(diào)掩模，來作為多色調(diào)掩模?；疑{(diào)掩?？梢跃哂幸环N結構，該結構在具有透光特性的襯底之上具有使用光阻擋層形成的光阻擋部分、由光阻擋膜的預定圖案提供的縫隙部分、以及未設置這些的透射部分。半色調(diào)掩?？梢跃哂幸环N結構，該結構在具有透光特性的襯底之上具有使用光阻擋層形成的光阻擋部分、使用半透射膜形成的半透射部分、以及未設置這些的透射部分。
[0056]可以使用金屬材料來形成用于形成光阻擋部分和縫隙部分的光阻擋膜，并且，例如，優(yōu)選地使用鉻、氧化鉻等來形成光阻擋膜。
[0057]另外，縫隙部分具有被設置為尺寸小于或等于用于曝光的光的衍射極限(也稱為分辨率極限)的縫隙(包括點、網(wǎng)孔等等)。因此，光透射率得到控制。請注意，縫隙部分143可以具有規(guī)則或不規(guī)則間隔的縫隙。
[0058]可以使用具有透光特性的MoSiN、MoSi, MoSiO, MoSiON, CrSi等來形成半透光部分。
[0059]通過使用此類多色調(diào)掩模的曝光和顯影，可以形成具有不同厚度的抗蝕劑掩模104 和 106。
[0060]請注意，用于制造抗蝕劑掩模104和106的方法不限于上述方法?？梢酝ㄟ^能夠用來選擇性形成具有不同厚度的膜的方法(例如噴墨法)來形成上述抗蝕劑掩模。
[0061]接下來，使用上述抗蝕劑掩模104和106來刻蝕導電層102，從而形成柵極電極108和第一布線110 (參見圖1B)。
[0062]可以使用干法刻蝕或者可以使用濕法刻蝕，來作為上述刻蝕處理。為了改善稍后形成的柵極絕緣層等的覆蓋度并防止連接斷開，優(yōu)選地執(zhí)行刻蝕使得柵極電極108和第一布線110的端部呈錐形。例如，該端部優(yōu)選地呈具有20°或以上且小于90°的錐角的錐形。這里，“錐角”指的是當從截面方向觀看具有錐形形狀的層時由錐形層的側面與其底面形成的角。
[0063]接下來，使抗蝕劑掩模104和106縮減以使柵極電極108的表面暴露，由此在第一布線110之上形成抗蝕劑掩模112 (參見圖1C)。例如，可以提供使用氧等離子體的灰化處理，來作為用于使抗蝕劑掩模104和106縮減的方法；然而，不應將所公開的本發(fā)明解釋為局限于該方法。
[0064]接下來，將柵極絕緣層114形成為覆蓋柵極電極108、第一布線110和抗蝕劑掩模112 (參見圖1D)。可以使用諸如硅氧化物、硅氧氮化物、硅氮化物、硅氮氧化物、氧化鋁或氧化鉭的材料來形成柵極絕緣層114。還可以通過堆疊由這些材料形成的膜來形成絕緣層114。優(yōu)選地通過濺射法等將這些膜形成為厚度大于或等于5nm且小于或等于250nm。例如，可以通過濺射法形成厚度為IOOnm的硅氧化物膜，來作為柵極絕緣層114。[0065]或者，可以通過濺射法與CVD法(等離子體CVD法等)的結合來形成具有疊層結構的柵極絕緣層114。例如，通過等離子體CVD法來形成下層的柵極絕緣層114 (與柵極電極108接觸的區(qū)域)并通過濺射法來形成上層的柵極絕緣層114。由于通過等離子體CVD法很容易形成具有良好階梯覆蓋度的膜，因此其適合于在柵極電極108正上方形成膜的方法。在使用濺射法的情況下，由于與使用等離子體CVD法的情況相比其易于減小膜中的氫濃度，因此通過用濺射法在與半導體層接觸的區(qū)域中提供膜，可以防止柵極絕緣層114中的氫擴散到半導體層中。特別地，在使用氧化物半導體材料形成半導體層的情況下，由于認為氫對特性具有極大的影響，因此采用此類結構是有效的。
[0066]請注意，在本說明書中，氧氮化物指的是包含的氧(原子數(shù))多于氮的物質(zhì)。例如，硅氧氮化物是包含分別在50原子％?70原子％、0.5原子％?15原子％、25%?35原子％、以及0.1%?10原子％范圍內(nèi)的氧、氮、硅和氫的物質(zhì)。此外，氮氧化物指的是包含的氮(原子數(shù))多于氧的物質(zhì)。例如，硅氮氧化物是包含分別在5原子％?30原子％、20原子％?55原子％、25原子％?35原子％、以及10原子％?25原子％范圍內(nèi)的氧、氮、娃和氫的物質(zhì)。請注意，上述范圍是針對使用盧瑟福背散射分析(RBS)和氫前向散射分析(HFS)來執(zhí)行測量的情況的范圍。此外，組成元素的含量比的總和不超過100原子％。
[0067]接下來，在柵極絕緣層114之上形成導電層116 (參見圖2A)?？梢允褂妙愃朴趯щ妼?02的材料和方法來形成導電層116。例如，可以將導電層116形成為具有鑰膜或鈦膜的單層結構?；蛘撸?，導電層116可以被形成為具有疊層結構且可以具有例如鋁膜和鈦膜的疊層結構?？梢圆捎闷渲幸来味询B鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構。可以采用其中依次堆疊鑰膜、鋁膜和鑰膜的三層結構。此外，可以使用含釹的鋁膜(Al-Nd膜)作為用于這些疊層結構的鋁膜。又或者，導電層116可以具有含硅的鋁膜的單層結構。
[0068]接下來，選擇性刻蝕導電層116以形成源極電極118、漏極電極120和第二布線122 (參見圖2B)。
[0069]請注意，根據(jù)用于驅(qū)動晶體管的方法，源極電極118可以充當漏極電極且漏極電極120可以充當源極電極。因此，可以根據(jù)功能或情況來轉(zhuǎn)換源極和漏極的名稱(denomination)。另外,這些名稱是為了方便而起的名稱而不是確定其功能的名稱。
[0070]雖然在本實施例中未描述，但在以上步驟之后，可以對柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120進行表面處理。可以應用使用不活潑氣體和/或活性氣體等的等離子體處理，來作為表面處理。
[0071 ] 例如，可以通過將諸如氬(Ar)氣的惰性氣體弓I入到處于真空狀態(tài)的腔室中并給對象施加偏壓來在等離子體狀態(tài)下執(zhí)行等離子體處理。當Ar氣被引入到腔室中時，電子和Ar陽離子以等離子體的形式存在，并且使Ar陽離子在陰極方向上加速。經(jīng)加速的Ar陽離子與襯底100之上形成的柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120的表面相碰撞，由此通過濺射來刻蝕這些表面且可以修改(modify)柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120的表面。請注意，此類等離子體處理也可以稱為“反濺射”處理。
[0072]當通過向襯底100側施加偏壓來執(zhí)行等離子體處理時，可以通過濺射來有效地刻蝕柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120的表面。另外，當在柵極絕緣層114的表面上形成凸起和凹坑時，用等離子處理通過濺射來優(yōu)先刻蝕柵極絕緣層114的凸起，使得可以改善柵極絕緣層114的表面的平面性。[0073]除氬氣之外，還可以使用氦氣，來用作上述等離子體處理?；蛘?，可以使用其中向氬氣或氦氣添加氧氣、氫氣、氮氣等的氣氛。又或者，可以使用其中向氬氣或氦氣添加ci2、CF4等的氣氛。
[0074]接下來，在將半導體層形成為覆蓋柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120之后，選擇性地刻蝕半導體層，以便形成島狀半導體層124，其中其至少一部分與源極電極118和漏極電極120接觸(參見圖2C)。對用于島狀半導體層124的材料沒有特別限制。例如，可以使用基于硅的半導體材料(例如單晶硅、多晶硅或非晶硅)、基于鍺的半導體材料等來形成島狀半導體層124。或者，可以使用化合物半導體材料，例如硅鍺、碳化硅、砷化鎵或磷化銦。特別地，當使用氧化物半導體材料(金屬氧化物半導體材料)時，可以提供具有優(yōu)秀特性的半導體設備。在本實施例中，描述了使用氧化物半導體材料作為島狀半導體層124的情況。
[0075]請注意，提供以InMO3(ZnO)m (m>0)為代表的材料，作為上述氧化物半導體材料的實例。這里，M表示選自鎵(Ga)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錳(Mn)和鈷(Co)的金屬元素中的一種或多種。例如，當選擇Ga作為M時，除只選擇Ga的情況之外，還包括選擇除Ga之外的上述金屬元素的情況，例如Ga和N1、或Ga和Fe。此外，在上述氧化物半導體中，在某些情況下，除了作為M而包含的金屬元素之外，還包含過渡金屬元素(例如Fe或Ni)或過渡金屬的氧化物作為雜質(zhì)元素。當然，氧化物半導體材料不限于上述材料，可以使用各種氧化物半導體材料，例如氧化鋅或氧化銦。
[0076]在氧化物半導體中可以包含絕緣雜質(zhì)。應用如下物質(zhì)作為雜質(zhì):以硅氧化物、氧化鍺、氧化鋁等為代表的絕緣氧化物；以硅氮化物、氮化鋁等為代表的絕緣氮化物；或者諸如硅氧氮化物或鋁氧氮化物的絕緣氧氮化物。
[0077]以氧化物半導體的導電性不退化的濃度向氧化物半導體添加絕緣氧化物或絕緣氮化物。
[0078]在氧化物半導體中包含絕緣雜質(zhì)，由此可以抑制氧化物半導體的結晶。氧化物半導體的結晶受到抑制，由此可以使薄膜晶體管的特性穩(wěn)定。例如，使基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導體包含諸如硅氧化物的雜質(zhì)。因此，甚至可以通過300°C?600°C的熱處理來防止氧化物半導體的結晶或微晶顆粒的產(chǎn)生。
[0079]在其中基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導體層是溝道形成區(qū)的薄膜晶體管的制造過程中，可以通過熱處理來改善S值(亞閾值擺動值)或場效應遷移率。即使在此類情況下，也可以如上所述地防止結晶和微晶顆粒的產(chǎn)生，由此可以防止薄膜晶體管常開(normally-on)ο此外，即使在將熱應力或偏置應力(bias stress)加于薄膜晶體管的情況下，也可以防止閾值電壓的變化。
[0080]在使用基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導體作為氧化物半導體材料來形成島狀半導體層124的情況下,可以采用，例如，使用包含In、Ga和Zn (In2O3: Ga2O3: ZnO=1:1:1)的氧化物半導體靶的濺射法。例如，可以在以下條件下執(zhí)行該濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm?500mm ;壓強是0.1Pa?2.0Pa ;直流(DC)電源是0.25kff至5.0kff ;溫度是20°C?IOO0C ;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0081]或者，在通過濺射法使用基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導體來形成島狀半導體層124的情況下，在包含In、Ga和Zn的氧化物半導體靶中可以包含絕緣雜質(zhì)。該雜質(zhì)是以硅氧化物、氧化鍺、氧化鋁等為代表的絕緣氧化物；以硅氮化物、氮化鋁等為代表的絕緣氮化物；或者以硅氧氮化物或鋁氧氮化物為代表的絕緣氧氮化物。例如，在氧化物半導體靶中優(yōu)選包含百分比為0.1重量％至10重量％的SiO2，更優(yōu)選地包含百分比為I重量％至6重量％的Si02。在氧化物半導體中包含絕緣雜質(zhì)，由此很容易地使要形成的氧化物半導體為非晶體。此外，當對氧化物半導體膜執(zhí)行熱處理時，可以防止氧化物半導體膜結晶。
[0082]在本實施例中，描述了形成使用具有單層的氧化物半導體材料的島狀半導體層124的情況；然而，島狀半導體層124可以具有疊層結構。例如，在導電層116之上形成具有與上述半導體層124相同的組成元素但其組成比不同的半導體層(在下文中稱為“具有高導電性的半導體層”)。當執(zhí)行在其中形成源極電極和漏極電極的刻蝕時，刻蝕半導體層，然后，形成具有與上述半導體層124相同的成分的半導體層(在下文中稱為“具有正常導電性的半導體層”)。因此，可以采用此結構來代替上述結構。在這種情況下，由于在源極電極(或漏極電極)與具有正常導電性的半導體層之間提供了具有高導電性的半導體層，因此可以改善元件特性。
[0083]具有高導電性的半導體層和具有正常導電性的半導體層的膜形成條件優(yōu)選地是不同的。例如，在具有高導電性的半導體層的膜形成條件中氧氣與氬氣的流速比小于具有正常導電性的半導體層的膜形成條件中的流速比。具體而言，在稀有氣體(諸如氬氣或氦氣)氣氛中或在包含10%或以下的氧氣和90%或以上的稀有氣體的氣氛中形成具有高導電性的半導體層。在氧氣氛中或其中氧氣的流速是稀有氣體的I倍或以上的氣氛中形成具有正常導電性的半導體層。以這種方式，可以形成具有不同導電性的兩種半導體層。
[0084]請注意，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源，因為可以減少灰塵且膜厚度可以是均勻的。此外，在島狀半導體層124在上述等離子體處理之后未被暴露于空氣而形成的情況下，可以防止灰塵或水分附著于柵極絕緣層114與島狀半導體層124之間的界面。另外，可以抑制雜質(zhì)附著于源極電極118和漏極電極120的表面、表面的氧化等等。請注意，島狀半導體層124的厚度可以約為5nm?200nm。
[0085]作為上述濺射法，可以采用其中將高頻電源用于濺射電源的RF濺射法、其中使用直流電源的DC濺射法、其中以脈沖方式施加直流偏壓的脈沖DC濺射法等等。
[0086]通過以上步驟，可以形成其中使用島狀半導體層124作為溝道形成區(qū)的晶體管150。此外，在第二布線122與第一布線110重疊的區(qū)域(第一布線110與第二布線122相互交叉的區(qū)域)中，可以形成第一布線110、抗蝕劑掩模112、柵極絕緣層114和第二布線122的疊層結構152。因此，可以在抑制制造步驟的數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0087]請注意，在形成使用氧化物半導體材料的島狀半導體層124之后，優(yōu)選地執(zhí)行在100°C至800°C下、通常在200°C至400°C下的熱處理。例如，可以在氮氣氛中在350°C下執(zhí)行熱處理一小時。通過此熱處理，發(fā)生包括在島狀半導體層124中的基于In-Ga-Zn-O的氧化物半導體的原子級別的重新排列。此熱處理(包括光退火等)在釋放妨礙島狀半導體層124中載流子移動的變形(distortion)方面很重要。請注意，對上述熱處理的時間沒有特別限制，只要其在形成島狀半導體層124 (或刻蝕之前的半導體層)之后即可。
[0088]可以對使用氧化物半導體材料的島狀半導體層124進行氧自由基(radical)處理。通過氧自由基處理，很容易地使晶體管150常閉(normally off)。另外，自由基處理可以修復由島狀半導體層124的刻蝕引起的損傷。可以在包含氧、He、Ar等的02、Ν20、Ν2的氣氛中執(zhí)行自由基處理?；蛘撸梢栽谄渲邢蛏鲜鰵夥罩刑砑佑蠧l2和CF4的氣氛中執(zhí)行自由基處理。請注意，優(yōu)選地在不向襯底100側施加偏壓的情況下執(zhí)行自由基處理。
[0089]然后，將保護絕緣層(未示出)形成為覆蓋晶體管150和疊層結構152?？梢酝ㄟ^CVD法、濺射法等用由諸如硅氧化物、硅氮化物、硅氧氮化物、硅氮氧化物、氧化鋁、氮化鋁、鋁氧氮化物或鋁氮氧化物的材料形成的單層膜或疊層膜來形成保護絕緣層。或者，可以通過旋涂法、液滴排出(drop let discharge )法(例如噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷)等，用由具有耐熱性的有機材料(諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹脂)形成的膜來形成保護絕緣層。除此類有機材料之外，也可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、基于硅氧烷的樹脂、PSG (磷硅酸鹽玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)等等。請注意，基于硅氧烷的樹脂是由基于硅氧烷的材料作為原材料形成且具有S1-O-Si鍵的樹脂?？梢允褂糜袡C基(例如烷基或芳基)或氟代基作為取代基。有機基可以包括氟代基。
[0090]然后，形成各種電極和布線，由此完成了提供有晶體管150的半導體設備。
[0091]如在本實施例中所述，在第一布線與第二布線之間提供使用多色調(diào)掩模形成的抗蝕劑掩模的一部分，由此可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0092]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0093]【實施例2】
[0094]在本實施例中，參照附圖來描述用于制造半導體設備的方法的不同于上述實施例的實例。請注意，本實施例中的制造半導體設備的步驟的許多部分與在其它實施例中的那些部分相同。因此，在下 文中，將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。
[0095]首先，在襯底100之上形成導電層102并在導電層102之上選擇性地形成抗蝕劑掩模104和105(參見圖3A)。請注意，在本實施例中，抗蝕劑掩模104和抗蝕劑掩模105具有幾乎相同的厚度。
[0096]對于襯底100和導電層102的細節(jié)，可以參考實施例1 ;因此這里省略其描述。
[0097]可以在不使用任何特殊方法的情況下制造抗蝕劑掩模104和105。當然，可以使用多色調(diào)掩模，或者可以使用噴墨法。
[0098]接下來，使用抗蝕劑掩模104和105來刻蝕導電層102，以便形成柵極電極108和第一布線109 (參見圖3B)。
[0099]對于上述刻蝕處理的細節(jié)，也可以參考實施例1。請注意，在上述刻蝕處理之后，去除抗蝕劑掩模104和105。
[0100]接下來，將絕緣層111形成為覆蓋柵極電極108和第一布線109 (參見圖3C)?？梢允褂弥T如硅氧化物、硅氧氮化物、硅氮化物、硅氮氧化物、氧化鋁和氧化鉭的材料來形成柵極絕緣層111?；蛘撸梢允褂镁哂心蜔嵝缘挠袡C材料，諸如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹脂。除此類有機材料之外，可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、基于硅氧烷的樹脂、PSG (磷硅酸鹽玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)等等?；蛘?，可以通過堆疊由這些材料形成的膜來形成絕緣層111。特別地，優(yōu)選使用低介電常數(shù)材料，因為可以有效地減小寄生電容。通過濺射法等將這些膜形成為厚度大于或等于50nm、優(yōu)選地大于或等于200nm、更優(yōu)選地大于或等于500nm。例如,可以通過派射法形成厚度為250nm的娃氧化物膜作為絕緣層111。
[0101]接下來，選擇性地刻蝕上述絕緣層111以形成覆蓋第一布線109的絕緣層113(參見圖3D)?？梢允褂酶煞涛g或者可以使用濕法刻蝕，來作為上述刻蝕處理。通過刻蝕處理，柵極電極108的表面被暴露。
[0102]接下來，將柵極絕緣層114形成為覆蓋柵極電極108、絕緣層113等(參見圖4A)。對于柵極絕緣層114的細節(jié)，可以參考實施例1。
[0103]接下來，在柵極絕緣層114之上形成導電層116 (參見圖4B)?？梢允褂妙愃朴趯щ妼?02的材料和方法來形成導電層116。例如，可以將導電層116形成為具有鑰膜或鈦膜的單層結構?；蛘?，例如，導電層116可以被形成為具有疊層結構且可以具有鋁膜與鈦膜的疊層結構?？梢圆捎闷渲幸来味询B鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構。可以采用其中依次堆疊鑰膜、鋁膜和鑰膜的三層結構。此外，可以使用含釹的鋁膜(Al-Nd膜)作為用于這些疊層結構的鋁膜。又或者，導電層116可以具有含硅的鋁膜的單層結構。
[0104]接下來，選擇性地刻蝕導電層116以形成源極電極118、漏極電極120和第二布線122 (參見圖4C)。
[0105]雖然在本實施例中未描述，但在以上步驟之后，可以對柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120進行表面處理?？梢詧?zhí)行使用不活潑氣體和/或活性氣體等的等離子體處理，來作為表面處理。對于等離子體處理的細節(jié)，可以參考實施例1。
[0106]接下來，在將半導體層形成為覆蓋柵極絕緣層114、源極電極118和漏極電極120之后，選擇性地刻蝕半導體層，以便形成島狀半導體層124，在其中其至少一部分與源極電極118和漏極電極120接觸(參見圖4D)。對于島狀半導體層124的細節(jié)，可以參考實施例1。請注意，在本實施例中，描述了其中使用氧化物半導體材料作為島狀半導體層124的情況。
[0107]請注意，同樣在本實施例中，該半導體層可以具有如實施例1中所述的疊層結構。在與源極電極(或漏極電極)接觸的部分中提供具有高導電性的半導體層，由此可以改善元件特性。
[0108]此外，對于形成島狀半導體層124的細節(jié)，可以參考實施例1。對于對島狀半導體層124進行的各種處理的細節(jié)，也可以參考實施例1。
[0109]通過以上步驟，可以形成在其中使用島狀半導體層124作為溝道形成區(qū)的晶體管160。此外，在第二布線122與第一布線109重疊的區(qū)域(第一布線109與第二布線122相互交叉的區(qū)域)中，可以形成第一布線109、絕緣層113、柵極絕緣層114和第二布線122的疊層結構162。因此，可以減小寄生電容的電容值。
[0110]然后，將保護絕緣層(未示出)形成為覆蓋晶體管160和疊層結構162。對于細節(jié)，可以參考實施例1。然后，形成各種電極和布線，由此完成提供有晶體管160的半導體設備。
[0111]如在本實施例中所述，在第一布線與第二布線之間提供除柵極絕緣層之外的絕緣層，由此可以在不增加柵極絕緣層的厚度的情況下減小寄生電容的電容值。換言之，可以在不使元件特性退化的情況下減小寄生電容的電容值。
[0112]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0113]【實施例3】
[0114]在本實施例中，參照附圖來描述用于制造半導體設備的步驟的不同于上述實施例的實例。請注意，本實施例中的制造半導體設備的方法的許多部分與在其它實施例中的那些部分相同。因此，將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。
[0115]首先，在襯底100之上形成導電層102并在導電層102之上選擇性地形成抗蝕劑掩模104和105(參見圖5A)。請注意，在本實施例中，抗蝕劑掩模104和抗蝕劑掩模105具有幾乎相同的厚度。
[0116]對于襯底100和導電層102的細節(jié)，可以參考實施例1 ;因此這里省略其描述。
[0117]可以在不使用任何特殊方法的情況下制造抗蝕劑掩模104和105。當然，可以使用多色調(diào)掩模，或者可以使用噴墨法。
[0118]接下來，使用抗蝕劑掩模104和105來刻蝕導電層102，以便形成柵極電極108和第一布線109 (參見圖5B)。
[0119]對于上述刻蝕處理的細節(jié)，也可以參考實施例1。請注意，在上述刻蝕處理之后，去除抗蝕劑掩模104和105。
[0120]接下來，將柵極絕緣層114、絕緣層115、導電層116和具有高導電性的半導體層117依次堆疊，從而覆蓋柵極電極108和第一布線109 (參見圖5C)。
[0121]對于柵極絕緣層114和導電層116的細節(jié)，可以參考實施例1等。對于絕緣層115，可以參考實施例2中的絕緣層111的細節(jié)。另外，具有高導電性的半導體層117對應于實施例I等中的“具有高導電性的半導體層”。
[0122]柵極絕緣層114與絕緣層115的組合優(yōu)選地是其中可以獲得稍后步驟的刻蝕中的選擇比的組合。例如，當將硅氧化物與硅氮化物組合時，可以優(yōu)選地獲得刻蝕中的選擇比。在本實施例中，描述了使用硅氧化物來形成柵極絕緣層114且使用硅氮化物來形成絕緣層115的情況。
[0123]例如,可以通過使用包含In、Ga和Zn (In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1)的氧化物半導體靶的濺射法來形成具有高導電性的半導體層117。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30_?500_ ;壓強是0.1Pa?2.0Pa ;直流(DC)電源是0.25kff?
5.0kW;溫度是20°C?100°C ;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0124]更具體地說，優(yōu)選地在氧氣流速小的條件下形成上述具有高導電性的半導體層117。例如,所述氣氛可以是稀有氣體(諸如氬氣或氦氣)氣氛、或者包含10%或以下的氧氣和90%或以上的稀有氣體的氣氛。因此，降低了膜形成氣氛的氧濃度，由此可以獲得具有高導電性的半導體層。
[0125]在以上說明中，描述了其中將氧化物半導體材料用于晶體管的半導體層的情況作為實例；然而，可以使用諸如硅、鍺、硅鍺、碳化硅、砷化鎵或磷化銦的半導體材料。例如，在將硅用于晶體管的半導體層的情況下，可以使用在其中向硅中添加有磷(P)、硼(B)等的材料來形成具有高導電性的半導體層117。
[0126]提供具有高導電性的半導體層117，由此可以改善元件特性。然而，具有高導電性的半導體層117不是必需組件且適當時可以被省略。
[0127]接下來，選擇性地刻蝕絕緣層115、導電層116和具有高導電性的半導體層117，以便形成源極電極118、具有高導電性的半導體層119、漏極電極120、具有高導電性的半導體層121、第二布線122和具有高導電性的半導體層123 (參見圖OT)。
[0128]如上所述，優(yōu)選地在可以得到刻蝕絕緣層115比刻蝕柵極絕緣層114更容易的條件下執(zhí)行刻蝕處理。在可以得到刻蝕絕緣層115比刻蝕柵極絕緣層114更容易的條件下執(zhí)行刻蝕處理極為重要。其原因如下。絕緣層115的厚度大于柵極絕緣層114的厚度。在刻蝕絕緣層115比刻蝕柵極絕緣層114更不容易的條件下執(zhí)行刻蝕處理的情況下，由于柵極絕緣層114的刻蝕而引起柵極絕緣層114的厚度變化，并且存在元件特性退化的問題。請注意，除上述條件之外，對刻蝕處理沒有特別限制。
[0129]接下來，在將半導體層形成為覆蓋柵極絕緣層114、源極電極118、具有高導電性的半導體層119、漏極電極120和具有高導電性的半導體層121之后，選擇性地刻蝕半導體層，從而將島狀半導體層124形成為其至少一部分與具有高導電性的半導體層119和具有高導電性的半導體層121接觸(參見圖5E)。對于島狀半導體層124的細節(jié)，可以參考實施例I。
[0130]此外，對于形成島狀半導體層124的細節(jié)，可以參考實施例1。對于對島狀半導體層124進行的各種處理的細節(jié)，也可以參考實施例1。
[0131]通過以上步驟，可以形成使用島狀半導體層124作為溝道形成區(qū)的晶體管170。此外，在第二布線122與第一布線109重疊的區(qū)域(第一布線109與第二布線122相互交叉的區(qū)域)中，可以形成第一布線109、柵極絕緣層114、絕緣層115、第二布線122和具有高導電性的半導體層123的疊層結構172。因此，可以減小寄生電容的電容值。
[0132]然后，將保護絕緣層(未示出)形成為覆蓋晶體管170和疊層結構172。對于細節(jié)，可以參考實施例1。然后，形成各種電極和布線，由此完成提供有晶體管170的半導體設備。
[0133]如在本實施例中`所述，在第一布線與第二布線之間提供除柵極絕緣層之外的絕緣層，由此可以在不增加柵極絕緣層的厚度的情況下減小寄生電容的電容值。換言之，可以在不使元件特性退化的情況下減小寄生電容的電容值。另外，在可以得到選擇比的條件下執(zhí)行絕緣層和柵極絕緣層的刻蝕處理，以便可以提供其中元件特性的變化受到抑制的半導體設備。
[0134]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0135]【實施例4】
[0136]在本實施例中，參照附圖來描述制造有源矩陣襯底的步驟，其為半導體設備的使用模式的實例。請注意，在本實施例中描述的制造步驟的許多部分與實施例1~3中的那些相同。因此，在下文中，將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。請注意，在以下說明中，圖6A~6C和圖7A~7C是截面圖而圖8是平面圖。另外，圖6A~6C和圖7A~7C中的A1-A2、B1-B2和C1-C2是分別對應于圖8中的A1-A2、B1-B2 和 C1-C2 的區(qū)域。
[0137]首先，在具有絕緣表面的襯底200之上形成布線和電極(柵極電極202、電容器布線204、第一布線206和第一端子208)(參見圖6A)。請注意，為方便起見，在圖中區(qū)別地示出了柵極電極202和第一布線206，以便清楚說明布線的交叉部分；然而，當然可以使用在其中將柵極電極202與第一布線206集成在一起的結構。
[0138]在本實施例中，描述了在實施例1中描述的方法的情況，換言之，即使用多色調(diào)掩模來形成上述布線和電極的情況。具體地說，在形成上述布線和電極之后，使抗蝕劑掩模縮減，以便在第一布線206的一部分之上留下抗蝕劑掩模210 (參見圖6A)。對于形成抗蝕劑掩模的方法、使抗蝕劑掩?？s減的方法等，可以參考實施例1。
[0139]請注意，可以使用與柵極電極202相同的材料和相同的制造方法來同時形成電容器布線204和第一端子208。對于柵極電極202的材料和制造方法的細節(jié)，可以參考實施例1o
[0140]接下來，在柵極電極202之上形成柵極絕緣層212并選擇性地刻蝕柵極絕緣層212以便暴露第一端子208，由此形成接觸孔(參見圖6B)。對刻蝕處理沒有特別限制?？梢允褂脻穹涛g，或者可以使用干法刻蝕。
[0141]接下來，在形成覆蓋柵極絕緣層212和第一端子208的導電層之后，選擇性地刻蝕導電層，從而形成源極電極214 (或漏極電極)、漏極電極216 (或源極電極)、第二布線218、連接電極220和第二端子222 (參見圖6C)。請注意，為方便起見，在圖中區(qū)別地示出了源極電極214和第二布線218，以便清楚說明布線的交叉部分；然而，當然可以使用在其中將源極電極214與第二布線218集成在一起的結構。
[0142]對于上述導電層的材料和制造方法，可以參考實施例1等中的導電層102的細節(jié)。對刻蝕處理沒有特別限制；然而，與使用濕法刻蝕處理的情況相比，在使用干法刻蝕處理的情況下，可以實現(xiàn)布線結構的小型化。
[0143]例如，連接電極220可以通過在柵極絕緣層212中形成的接觸孔直接與第一端子208接觸。此外，可以將第二端子222電連接到第二布線218 (包括源極電極214)。
[0144]接下來，在將半導體層形成為至少覆蓋源極電極214和漏極電極216之后，選擇性地刻蝕半導體層以形成島狀半導體層224 (參見圖7A)。這里，島狀半導體層224與源極電極214和漏極電極216的部分接觸。對于島狀半導體層224的細節(jié)，也可以參考實施例1。請注意，同樣在本實施例中，描述了將使用氧化物半導體材料的島狀半導體層124形成為具有單層結構的情況。
[0145]請注意，優(yōu)選地在形成使用氧化物半導體材料的島狀半導體層224之后執(zhí)行在100°C?800°C、通常在200°C?400°C下的熱處理。例如，可以在氮氣氛中在350°C下執(zhí)行熱處理一小時。對熱處理的時間沒有特別限制，只要其在形成島狀半導體層224(或刻蝕之前的半導體層)之后即可。對于其它處理的細節(jié)，可以參考實施例1等。
[0146]通過上述步驟，晶體管250完成。
[0147]接下來，形成覆蓋晶體管250的保護絕緣層226并選擇性地刻蝕保護絕緣層226以便形成到達漏極電極216、連接電極220和第二端子222的接觸孔(參見圖7B)。
[0148]接下來，形成分別電連接到漏極電極216、連接電極220和第二端子222的透明導電層228,230和232 (參見圖7C和圖8)。
[0149]透明導電層228充當像素電極且透明導電層230和232充當用于與柔性印刷電路(FPC)連接的布線或電極。更具體地說，在連接電極220之上形成的透明導電層230可以用作充當柵極布線(在本實施例中為第一布線206)的輸入端子的用于連接的端子電極，并且在第二端子222之上形成的透明導電層232可以用作充當源極布線(在本實施例中為第二布線218)的輸入端子的用于連接的端子電極。
[0150]另外，可以由電容器布線204、柵極絕緣層212和透明導電層228來形成存儲電容。
[0151]可以使用諸如氧化銦(Ιη203)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2,簡稱為ΙΤ0)或氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)的材料來形成透明導電層228、230和232。例如，在通過濺射法、真空蒸發(fā)法等來形成包含上述材料的膜之后，通過刻蝕來去除不需要的部分，由此可以形成透明導電層228、230和232。
[0152]通過上述步驟，可以完成包括底柵晶體管和諸如存儲電容的元件的有源矩陣襯底。例如，在通過使用該有源矩陣襯底來制造有源矩陣液晶顯示設備的情況下，可以在有源矩陣襯底與提供有反電極的反襯底之間提供液晶層，并且可以將有源矩陣襯底與反襯底相互固定。
[0153]如在本實施例中所述，在第一布線與第二布線之間提供使用多色調(diào)掩模形成的抗蝕劑掩模的一部分，由此可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0154]在本實施例中，依照在實施例1中描述的方法描述了用于制造有源矩陣襯底的方法；然而，所公開的本發(fā)明不限于此。可以通過在實施例2或3中描述的方法來制造有源矩陣襯底。請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。 [0155]【實施例5】
[0156]在本實施例中，參照附圖來描述制造有源矩陣襯底的步驟的另一實例。請注意，本實施例中的制造半導體設備的方法的許多部分與在實施例1~4中的那些部分相同。因此，在下文中，將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。請注意，在以下說明中，圖9A~9C是截面圖而圖10是平面圖。另外，圖9A~9C中的A1-A2.B1-B2和C1-C2是分別對應于圖10中的A1_A2、B1_B2和C1-C2的區(qū)域。
[0157]首先，在具有絕緣表面的襯底200之上形成導電層并使用多色調(diào)掩模在導電層之上形成抗蝕劑掩模209。使用抗蝕劑掩模209來刻蝕導電層以形成導電層201、203、205和207 (參見圖9A)。
[0158]對于導電層和抗蝕劑掩模的細節(jié)，可以參考實施例1~4。請注意，在上述刻蝕中，導電層201、203和207被形成為厚于最后形成的電極等。另外，C1-C2中的導電層205的寬度小于其它區(qū)域中的其寬度。
[0159]接下來，在使抗蝕劑掩模209縮減以使導電層201、203和207的表面暴露之后，通過減薄處理來形成柵極電極202、電容器布線204、第一布線206和第一端子208 (參見圖9B)。在使抗蝕劑掩模209縮減的階段，在導電層205的一部分之上部分地留下抗蝕劑掩模210。因此，只將未留下抗蝕劑掩模210的區(qū)域減薄。
[0160]可以使用各種刻蝕處理，來作為減薄處理。請注意，第一布線206的寬度由于刻蝕處理而略小于導電層205的寬度。
[0161]然后，形成柵極絕緣層212、源極電極214、漏極電極216、第二布線218、連接電極220、第二端子222、島狀半導體層224、保護絕緣層226、透明導電層228、230、232和234等，由此完成有源矩陣襯底(參見圖9C和圖10)。對于形成柵極絕緣層212的步驟之后的步驟，可以參考實施例4等。請注意，在本實施例中，當形成透明導電層228等時，還在第二布線218之上的與第一布線206重疊的區(qū)域中形成透明導電層234。
[0162]在本實施例中，第一布線206和第二布線218的寬度在第一布線206與第二布線218相互交叉的區(qū)域中被減小。因此，可以進一步減小在布線的交叉區(qū)域中形成的寄生電容的電容值。在第一布線206與第二布線218相互交叉的區(qū)域中，第一布線206被形成為較厚，且在第二布線218之上提供透明導電層234。因此，可以防止由于布線寬度減小而引起的布線電阻的增大，并且可以抑制半導體設備的性能的下降。
[0163]請注意，在本實施例中，采用如下的結構，即在該結構中第一布線206與第二布線218相互交叉的區(qū)域中的布線的寬度和厚度不同于其它區(qū)域中的布線的寬度和厚度；然而，所公開的本發(fā)明不限于此。而且，在電容器布線204與第二布線218的交叉區(qū)域中，可以采用類似于上述結構的結構。在這種情況下，還可以減小在電容器布線204與第二布線218的交叉區(qū)域中存在的寄生電容的電容值。
[0164]適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0165]【實施例6】
[0166]在本實施例中，描述了制造薄膜晶體管并在像素部分中和驅(qū)動電路中使用該薄膜晶體管來制造具有顯示功能的半導體設備(也稱為顯示設備)的情況。此外，可以在與像素部分相同的襯底之上形成一部分或整個驅(qū)動電路，由此可以獲得面板上系統(tǒng)(system-on-panel)。
[0167]顯示設備包括顯示元件?？梢允褂靡壕г?也稱為液晶顯示元件)、發(fā)光元件(也稱為發(fā)光顯示元件)等等，來作為顯示元件。發(fā)光元件在其范疇內(nèi)包括由電流或電壓控制其亮度的元件，具體地說包括無機電致發(fā)光(EL)元件、有機EL元件等等。此外，可以使用通過電效應來改變其對比度的顯示介質(zhì)，例如電子墨水。
[0168]此外，顯示設備包括其中密封有顯示元件的面板、以及其中在面板上安裝有包括控制器的IC等的模塊。此外，形成顯示設備的元件襯底被提供有用于向每個像素部分中的顯示元件供應電流的裝置。具體地說，元件襯底可以處于只形成顯示元件的像素電極之后的狀態(tài)，或處于在形成將是像素電極的導電膜之后和刻蝕導電膜之前的狀態(tài)。
[0169]請注意， 本說明書中的顯示設備意指圖像顯示設備、顯示設備、光源(包括照明設備)等。此外，該顯示設備在其范疇內(nèi)還包括以下模塊:附著有諸如FPC (柔性印刷電路)、TAB (載帶自動鍵合)帶或TCP (帶載封裝)的連接器的模塊；具有在其頂端處提供有印刷布線板的TCP或TAB帶的模塊；其中通過COG (玻璃上芯片)方法在顯示元件上直接安裝IC(集成電路)的1?塊等等。
[0170]在下文中，在本實施例中，描述了液晶顯示設備的實例。圖11A-1、圖11A-2和圖1IB是一種面板的平面圖和截面圖，在該面板中由第二襯底4006和密封劑4005來密封在第一襯底4001之上形成的薄膜晶體管4010和4011以及液晶元件4013。這里，圖11A-1和圖11A-2的每個都是平面圖，而圖1lB是沿著圖1IA-1和圖11A-2的線M-N截取的截面圖。
[0171]密封劑4005被設置為圍繞在第一襯底4001之上提供的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004。在像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004之上提供有第二襯底4006。換言之，像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004連同液晶層4008 —起被第一襯底4001、密封劑4005和第二襯底4006密封。此外，在第一襯底4001之上的與被密封劑4005圍繞的區(qū)域不同的區(qū)域中安裝有在單獨制備的襯底之上使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的信號線驅(qū)動電路4003。
[0172]請注意，對單獨形成的驅(qū)動電路的連接方法沒有特別限制，并且適當時可以使用COG法、引線鍵合法、TAB法等等。圖1IA-1示出了通過COG法來安裝信號線驅(qū)動電路4003的實例，且圖11A-2示出了通過TAB法來安裝信號線驅(qū)動電路4003的實例。
[0173]另外，在第一襯底4001之上提供的像素部分4002和掃描線驅(qū)動電路4004中的每個都包括多個薄膜晶體管。圖1lB示出了包括在像素部分4002中的薄膜晶體管4010和包括在掃描線驅(qū)動電路4004中的薄膜晶體管4011。在薄膜晶體管4010和4011之上提供有絕緣層4020和4021。
[0174]可以采用在實施例1?5等中描述的薄膜晶體管，來作為薄膜晶體管4010和4011。請注意，在本實施例中，薄膜晶體管4010和4011是η溝道薄膜晶體管。
[0175]包括在液晶元件4013中的像素電極層4030電連接到薄膜晶體管4010。在第二襯底4006上形成液晶元件4013的反電極層4031。液晶元件4013由像素電極層4030、反電極層4031和液晶層4008形成。請注意，像素電極層4030和反電極層4031分別被提供有均充當配向膜的絕緣層4032和絕緣層4033。液晶層4008被夾在像素電極層4030與反電極層4031之間，并具有絕緣層4032和4033插在其之間。
[0176]請注意，可以使用玻璃、金屬(通常為不銹鋼)、陶瓷、塑料等，來作為第一襯底4001和第二襯底4006。作為塑料，可以使用FRP (玻璃纖維增強塑料)襯底、PVF (聚氟乙烯)膜、聚酯膜、丙烯酸樹脂膜等等?；蛘撸梢允褂镁哂腥缦陆Y構的片材，在該結構中將鋁箔夾在PVF膜之間或聚酯膜之間。
[0177]提供柱狀隔離物(spacer) 4035以便控制像素電極層4030與反電極層4031之間的距離(單元間隙)?？梢酝ㄟ^絕緣膜的選擇性刻蝕來獲得柱狀隔離物4035。請注意，可以使用球形隔離物來代替柱狀隔離物。此外，反電極層4031電連接到設置在與薄膜晶體管4010相同的襯底之上的公共電位線。例如，反電極層4031可以通過設置在一對襯底之間的導電顆粒而電連接到公共電位線。請注意，優(yōu)選地將導電顆粒包含在密封劑4005中。
[0178]或者，可以使用不需要配向膜的顯示出藍相的液晶。藍相是液晶相之一，其正好在膽甾相液晶的溫度增加時膽留相變成各向同性相之前產(chǎn)生。由于藍相僅僅在窄范圍的溫度內(nèi)產(chǎn)生，因此優(yōu)選地使用包含5重量％或以上的手性劑的液晶組合物。因此，可以改善溫度范圍。包括顯示出藍相的液晶和手性劑的液晶組合物具有10μ s至100μ s的短響應時間，具有不需要配向過程的光學各向同性，并且具有小的視角依賴性。
[0179]雖然在本實施例中描述了透射式液晶顯示設備的實例，但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的實施例還可以應用于反射式液晶顯示設備或半透射式液晶顯示設備。
[0180]在本實施例中，描述了液晶顯示設備的實例，在其中在襯底的外表面上(在觀看者一側上)提供偏振板，且在襯底的內(nèi)表面上依次提供用于顯示元件的著色層和電極層；然而，可以在襯底的內(nèi)表面上提供偏振板。偏振板和著色層的疊層結構不限于在本實施例中描述的結構，且可以根據(jù)偏振板和著色層的材料或制造步驟的條件而進行適當設置。此外，可以提供用作黑色矩陣的光阻擋膜。
[0181]在本實施例中，為了減小薄膜晶體管的表面粗糙度，用絕緣層4021來覆蓋在實施例I至5中獲得的薄膜晶體管。請注意，絕緣層4020對應于實施例1至5中的保護絕緣層。
[0182]作為絕緣層4021，可以使用具有耐熱性的有機材料，例如聚酰亞胺、丙烯酸、苯并環(huán)丁烯、聚酰胺或環(huán)氧樹脂。除此類有機材料之外，可以使用低介電常數(shù)材料(低k材料)、基于硅氧烷的樹脂、PSG (磷硅酸鹽玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)等等。請注意，可以通過堆疊由這些材料形成的多個絕緣膜來形成絕緣層4021。
[0183]請注意，基于硅氧烷的樹脂是由作為原材料的基于硅氧烷的材料形成且具有鍵S1-O-Si的樹脂。可以使用有機基(例如烷基或芳基)或氟代基，來作為取代基。有機基可以包括氟代基。
[0184]對形成絕緣層4021的方法沒有特別限制，并且根據(jù)材料，可以通過濺射法、SOG法、旋涂法、浸潰法、噴涂法、液滴排出法(噴墨法、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等)、刮刀、輥涂機、幕式涂布機、刮刀式涂布機等來形成絕緣層4021。
[0185]像素電極層4030和反電極層4031可以由透光的導電材料(例如，含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(在下文中稱為ΙΤ0)、氧化銦鋅、或添加有硅氧化物的氧化銦錫)制成。
[0186]可以將包含導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電組合物用于像素電極層4030和反電極層4031。由導電組合物制成的像素電極在550nm的波長下優(yōu)選地具有
1.0X104Q/sq.或以下的薄層電阻和70%或以上的透光率。此外，包含在導電組合物中的導電高分子的電阻率優(yōu)選地為0.1 Ω.cm或以下。
[0187]作為導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛導電高分子。例如，可以提供聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者上述中的兩種或更多種的共聚物。
[0188]將各種信號從FPC4018供應到信號線驅(qū)動電路4003、掃描線驅(qū)動電路4004、像素部分4002等等。
[0189]另外，由與包括在液晶元件4013中的像素電極層4030相同的導電膜形成連接端子電極4015，并且由與薄膜晶體管4010和4011的源極和漏極電極層相同的導電膜形成端子電極4016。
[0190]連接端子電極4015通過各向異性導電膜4019電連接到包括在FPC4018中的端子。
[0191]請注意，圖1IA-1、圖11Α-2和圖1lB示出了在其中單獨形成信號線驅(qū)動電路4003并將其安裝在第一襯底4001上的實例；然而，所公開的本發(fā)明不限于此結構?？梢詥为毜匦纬刹㈦S后安裝掃描線驅(qū)動電路，或者可以僅單獨地形成并隨后安裝信號線驅(qū)動電路的一部分或掃描線驅(qū)動電路的一部分。
[0192]圖12示出了在其中使用TFT襯底2600來形成對應于半導體設備的一個實施例的液晶顯不|旲塊的實例。
[0193]在圖12中，通過密封劑2602來將TFT襯底2600和反襯底2601相互結合，并且在TFT襯底2600與反襯底2601之間提供有包括TFT等的元件層2603、包括配向膜和液晶層的液晶層2604、著色層2605、偏振板2606等等，由此形成顯示區(qū)。著色層2605對于執(zhí)行彩色顯示來說是必需的。在RGB系統(tǒng)的情況下，為各像素提供對應于紅色、綠色和藍色的各著色層。在TFT襯底2600和反襯底2601外面提供有偏振板2606和2607以及漫反射板2613。光源包括冷陰極管2610和反射板2611。電路板2612通過柔性布線板2609連接到TFT襯底2600的布線電路部分2608。因此，在液晶模塊中包括諸如控制電路或電源電路的外部電路?？梢栽谄癜迮c液晶層之間提供延遲板。
[0194]對于液晶的驅(qū)動方法，可以使用TN (扭轉(zhuǎn)向列)模式、IPS (平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)模式、FFS(邊緣場轉(zhuǎn)換)模式、MVA (多疇垂直取向)模式、PVA (圖案化垂直取向)模式、ASM (軸對稱排列微單元)模式、OCB (光學補償雙折射)模式、FLC (鐵電液晶)模式、AFLC (反鐵電液晶)模式等等。[0195]通過上述步驟，可以制造高性能的液晶顯示設備。請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0196]【實施例7】
[0197]在本實施例中，參照圖13來描述作為半導體設備的實例的有源矩陣電子紙?？梢砸灶愃朴趯嵤├?~5中所描述的薄膜晶體管的方式來制造用于半導體設備的薄膜晶體管650。
[0198]圖13中的電子紙是使用扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)的顯示設備的實例。扭轉(zhuǎn)球顯示系統(tǒng)指的是如下方法，即在其中在第一電極層與第二電極層之間布置每個顏色為黑色或白色的球形顆粒并在第一電極層與第二電極層之間產(chǎn)生電位差，由此控制球形顆粒的取向，從而實現(xiàn)顯示。
[0199]在襯底600之上提供的薄膜晶體管650是所公開的本發(fā)明的薄膜晶體管，并且具有如下結構，在該結構中將氧化物半導體層夾在位于氧化物半導體層之上的源極或漏極電極層與位于氧化物半導體層之下的源極或漏極電極層之間。請注意，所述源極或漏極電極層通過在保護絕緣層中形成的接觸孔電連接到第一電極層660。襯底602被提供有第二電極層670。在第一電極層660與第二電極層670之間，提供有球形顆粒680，每個球形顆粒680均具有黑色區(qū)域680a和白色區(qū)域680b。球形顆粒680周圍的空間填充有諸如樹脂的填充物682 (參見圖13)。在實施例13中,第一電極層660對應于像素電極,且第二電極層670對應于公共電極。將第二電極層670電連接到在與薄膜晶體管650相同的襯底之上提供的公共電位線。
[0200]還可以使用電泳顯示元件來代替扭轉(zhuǎn)球。在這種情況下，例如，使用直徑約為10 μ m至200 μ m的微膠囊,在該微膠囊中密封有透明液體、帶正電的白色微粒和帶負電的黑色微粒。當在第一電極層與第二電極層之間施加電場時，白色微粒和黑色微粒移動到彼此相反側，因此顯示白色或`黑色。電泳顯示元件具有比液晶顯示元件更高的反射率，因此，不需要輔助燈，并且可以在亮度不夠的地方識別顯示部分。另外，存在如下優(yōu)點，即，即使在不向顯示部分供應電力時，也可以維持之前已經(jīng)顯示的圖像。
[0201]通過上述步驟，可以使用所公開的本發(fā)明來制造高性能電子紙。請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0202]【實施例8】
[0203]在本實施例中，將發(fā)光顯示設備的實例描述為半導體設備。這里描述了利用電致發(fā)光的發(fā)光元件，來作為包括在顯示設備中的顯示元件。通過發(fā)光材料是有機化合物還是無機化合物來對利用電致發(fā)光的發(fā)光元件進行分類。通常，將前者稱為有機EL元件，并將后者稱為無機EL元件。
[0204]在有機EL元件中，通過向發(fā)光元件施加電壓，將電子和空穴分別從一對電極注入到包含發(fā)光有機化合物的層中，并且電流流動。然后，載流子(電子和空穴)重新結合，從而發(fā)出光。由于此類機制，將發(fā)光元件稱為電流激勵發(fā)光元件。
[0205]無機EL元件根據(jù)其元件結構分為分散型(dispersion-type)無機EL元件和薄膜型無機EL元件。分散型無機EL元件具有其中發(fā)光材料的顆粒被分散在粘合劑中的發(fā)光層，且其發(fā)光機制是利用施主能級和受主能級的施主-受主重新結合型發(fā)光。薄膜型無機EL元件具有如下結構，在該結構中發(fā)光層被夾在介電層之間，該介電層被進一步夾在電極之間，并且其發(fā)光機制是利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的局部型(localized-type)發(fā)光。請注意，這里，使用有機EL元件作為發(fā)光元件來進行描述。
[0206]參照圖14A?14C來描述發(fā)光元件的結構。這里，以η溝道驅(qū)動TFT為例來描述像素的截面結構?？梢砸灶愃朴谠趯嵤├??5中描述的薄膜晶體管的方式來制造在圖14Α?14C中所示的用于半導體設備的TFT701、711和721。
[0207]為了從發(fā)光元件中提取光，陽極和陰極中的至少一個是透明的。這里，透明指的是至少一個發(fā)射波長具有足夠高的透射率。作為用于提取光的方法，在襯底之上形成薄膜晶體管和發(fā)光元件；并且存在用來從與襯底相對的一側提取光的頂部發(fā)射法(頂部提取法)、用來從襯底一側提取光的底部發(fā)射法(底部提取法)、用來從襯底一側和與襯底相對的一側提取光的雙發(fā)射法(雙提取法)等等。
[0208]參照圖14Α來描述具有頂部發(fā)射法的發(fā)光元件。
[0209]圖14Α是在從發(fā)光元件702向陽極705側發(fā)射光的情況下的像素的截面圖。這里，發(fā)光元件702的陰極703和作為驅(qū)動TFT的TFT701相互電連接，且將發(fā)光層704和陽極705依次堆疊在陰極703之上。可以使用具有低功函數(shù)且反射光的導電膜，來作為陰極703。例如，優(yōu)選地使用諸如Ca、Al、CaF, MgAg或AlLi的材料來形成陰極703?？梢允褂脝螌踊蚨询B的多個層來形成發(fā)光層704。當使用多個層來形成發(fā)光層704時，優(yōu)選地在陰極703之上依次堆疊電子注入層、電子傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層和空穴注入層；然而，當然，不一定要形成所有這些層。使用透光的導電材料來形成陽極705。例如，可以使用透光的導電材料，諸如含氧化鎢的氧化銦、含氧化鎢的氧化銦鋅、含氧化鈦的氧化銦、含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(在下文中稱為ΙΤ0)、氧化銦鋅、或添加有硅氧化物的氧化銦錫。
[0210]其中將發(fā)光層704夾在陰極703與陽極705之間的結構可以稱為發(fā)光元件702。在圖14Α所示的像素的情況下，如箭頭所示從發(fā)光元件702向陽極705側發(fā)射光。
[0211]接下來，參照圖14Β來描述具有底部發(fā)射法的發(fā)光元件。
[0212]圖14Β是在從發(fā)光元件712向陰極713側發(fā)射光的情況下的像素的截面圖。這里，在電連接到驅(qū)動TFT711的透光導電膜717之上形成發(fā)光元件712的陰極713，并在陰極713之上依次堆疊發(fā)光層714和陽極715。請注意，當陽極715具有透光特性時，可以將光阻擋膜716形成為覆蓋陽極715。對于陰極713，可以與在圖14Α的情況下類似地使用具有低功函數(shù)的導電材料。請注意，陰極713被形成為可以透射光的厚度(優(yōu)選地約為5nm至30nm)。例如，可以使用具有約為20nm的厚度的鋁膜作為陰極713。類似于圖14A的情況，可以使用單層或堆疊的多層來形成發(fā)光層714。類似于圖14A的情況，陽極715不需要透射光，但是可以由透光導電材料制成?？梢允褂梅瓷涔獾慕饘俚葋碜鳛楣庾钃跄?16;然而，其不限于此。例如，還可以使用添加有黑色顏料的樹脂等。
[0213]其中將發(fā)光層714夾在陰極713與陽極715之間的結構可以稱為發(fā)光元件712。在圖14B所示的像素的情況下，如箭頭所示從發(fā)光元件712向陰極713側發(fā)射光。
[0214]接下來，參照圖14C來描述具有雙發(fā)射法的發(fā)光元件。
[0215]在圖14C中，在電連接到驅(qū)動TFT721的透光導電膜727之上形成發(fā)光元件722的陰極723，并在陰極723之上依次堆疊發(fā)光層724和陽極725。對于陰極723，可以與圖14A的情況類似地使用具有低功函數(shù)的導電材料。請注意，將陰極723形成為能夠透射光的厚度。例如，可以使用具有約為20nm的厚度的Al膜作為陰極723。類似于圖14A的情況，可以使用單層或堆疊的多個層來形成發(fā)光層724。類似于圖14A的情況，可以使用透光的導電材料來形成陽極725。
[0216]其中陰極723、發(fā)光層724和陽極725相互重疊的結構可以稱為發(fā)光元件722。在圖14C所示的像素的情況下，如箭頭所示從發(fā)光元件722向陽極725側和陰極723側兩者發(fā)射光。
[0217]雖然這里將有機EL元件描述為發(fā)光元件，但還可以提供無機EL元件作為發(fā)光元件。這里描述了在其中控制發(fā)光元件的驅(qū)動的薄膜晶體管(驅(qū)動TFT)電連接到發(fā)光元件的實例；然而，可以采用在其中用于電流控制的TFT連接在驅(qū)動TFT與發(fā)光元件之間的結構。
[0218]請注意，在本實施例中描述的半導體設備的結構不限于圖14A?14C所示的那些，而是可以用各種方式進行修改。
[0219]接下來，參照圖15A和圖15B來描述發(fā)光顯不面板(也稱為發(fā)光面板)的外觀和截面，該發(fā)光顯不面板對應于半導體設備的一個實施例。圖15A和圖15B是一種面板的平面圖和截面圖，在該面板中由第二襯底4506和密封劑4505來密封在第一襯底4501之上形成的薄膜晶體管4509和4510以及發(fā)光元件4511。圖15A是平面圖而圖15B是沿圖15A的線H-1截取的截面圖。
[0220]密封劑4505被設置為圍繞在第一襯底4501之上提供的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b。另外，在像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b之上提供第二襯底4506。換言之，像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b連同填充物4507 —起被第一襯底4501、密封劑4505和第二襯底4506密封。優(yōu)選的是使用具有高氣密性和很少的脫氣的保護膜(諸如結合(bonding)膜或紫外線可固化樹脂膜)、覆蓋材料等來這樣封裝(密封)顯示設備。
[0221]在第一襯底4501之上形成的像素部分4502、信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b中的每個都包括多個薄膜晶體管，并且在圖15B中作為實例示出了包括在像素部分4502中的薄膜晶體管4510和包括在信號線驅(qū)動電路4503a中的薄膜晶體管4509。
[0222]可以采用在實施例1?5中描述的薄膜晶體管，來作為薄膜晶體管4509和4510。請注意，在本實施例中，薄膜晶體管4509和4510是η溝道薄膜晶體管。
[0223]此外，附圖標記4511表示發(fā)光元件。包括在發(fā)光元件4511中的作為像素電極的第一電極層4517電連接到薄膜晶體管4510的源極電極層或漏極電極層。在發(fā)光元件4511的結構中，堆疊有第一電極層4517、電致發(fā)光層4512和第二電極層4513 ;然而,其不限于在本實施例中描述的結構。根據(jù)從發(fā)光元件4511提取光的方向等，可以適當?shù)馗淖儼l(fā)光元件4511的結構。
[0224]使用有機樹脂膜、無機絕緣膜、有機聚娃氧燒等來形成分隔物(partition) 4520。特別優(yōu)選的是由光敏材料來形成在第一電極層4517之上具有開口的分隔物4520，以便將開口的側壁形成為具有連續(xù)曲率的傾斜表面。
[0225]可以使用單層或堆疊的多層來形成電致發(fā)光層4512。
[0226]可以在第二電極層4513和分隔物4520之上形成保護膜，以防止氧、氫、水分、二氧化碳等進入發(fā)光元件4511。可以形成硅氮化物膜、硅氮氧化物膜、DLC膜等等來作為保護膜。
[0227]從FPC4518a和4518b將各種信號供應給信號線驅(qū)動電路4503a和4503b、掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b、像素部分4502等等。
[0228]在本實施例中，描述如下實例,其中由與發(fā)光兀件4511的第一電極層4517相同的導電膜形成連接端子電極4515，并由與薄膜晶體管4509和4510的源極和漏極電極層相同的導電膜形成端子電極4516。
[0229]連接端子電極4515通過各向異性導電膜4519電連接到FPC4518a的端子。
[0230]位于從發(fā)光元件4511提取光的方向上的襯底需要具有透光特性。提供玻璃板、塑料板、聚酯膜、丙烯酸膜等等來作為具有透光特性的襯底。
[0231]除諸如氮氣或氬氣的惰性氣體之外，可以使用紫外線可固化樹脂、熱固性樹脂等等來作為填充物4507。例如，可以使用聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)等等。在本實施例中，描述了將氮氣用于填充物的實例。
[0232]如果需要，可以在發(fā)光元件的發(fā)光表面上提供光學膜，諸如偏振板、圓偏振板(包括橢圓偏振板)、延遲板(四分之一波片或半波片)或者濾色器。此外，可以對其表面進行抗反射處理。例如，可以進行防眩光處理，通過該防眩光處理可以通過表面上的凸起和凹坑來使反射光漫射從而減少眩光。
[0233]可以在單獨制備的襯底之上使用單晶半導體膜或多晶半導體膜來形成信號線驅(qū)動電路4503a和4503b以及掃描線驅(qū)動電路4504a和4504b。或者，可以僅僅單獨形成并安裝信號線驅(qū)動電路或其一部分，或者僅僅單獨形成并安裝掃描線驅(qū)動電路或其一部分。本實施例不限于圖15A和圖15B所示的結構。
[0234]通過上述步驟，可以制造高性能的發(fā)光顯示設備(顯示面板)。請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0235]【實施例9】
[0236]半導體設備可以應用于電子紙。電子紙可以用于各種領域的電子裝置，只要其能夠顯示數(shù)據(jù)即可。例如，可以將電子紙應用于電子書閱讀器(電子書)、海報、諸如火車的交通工具中的廣告、諸如信用卡的各種卡的顯示等。電子裝置的實例在圖16A和圖16B以及圖17中示出。
[0237]圖16A示出了使用電子紙的海報2631。在廣告介質(zhì)是印刷的紙張的情況下，人工替換廣告；然而，通過使用應用本發(fā)明實施例的電子紙，可以在短時間內(nèi)改變廣告顯示。此外，在沒有顯示缺陷的情況下可以獲得穩(wěn)定的圖像。請注意，海報可以具有能夠無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。
[0238]圖16B示出了諸如火車的交通工具中的廣告2632。在廣告介質(zhì)是印刷的紙張的情況下，人工替換廣告；然而，通過使用應用本發(fā)明實施例的電子紙，可以用較少的人力在短時間內(nèi)改變廣告顯示。此外，在沒有顯示缺陷的情況下可以獲得穩(wěn)定的圖像。請注意，交通工具中的廣告可以具有能夠無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。
[0239]圖17示出了電子書閱讀器2700的實例。例如，電子書閱讀器2700包括兩個外殼，即外殼2701和外殼2703。外殼2701和外殼2703用鉸鏈2711來組合，使得可以以鉸鏈2711為軸來打開和關閉電子書閱讀器2700。用此類結構，可以像紙質(zhì)書籍一樣操作電子書閱讀器2700。
[0240]在外殼2701和外殼2703中分別包括了顯示部分2705和顯示部分2707。顯示部分2705和顯示部分2707可以顯示一個圖像或不同的圖像。在顯示部分2705和顯示部分2707顯示不同圖像的情況下，例如，可以在右側的顯示部分(圖17中的顯示部分2705)上顯示文字并可以在左側的顯示部分(圖17中的顯示部分2707)上顯示圖形。
[0241]圖17示出了其中外殼2701提供有操作部分等的實例。例如，外殼2701提供有電源開關2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。用操作鍵2723，可以翻頁。請注意，可以在與外殼的顯示部分相同的表面上提供鍵盤、定位設備等等。此外，可以在外殼的背面或側面上提供外部連接端子(耳機端子、USB端子、可以連接到AC適配器和諸如USB電纜的各種電纜的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等等。此外，電子書閱讀器2700可以具有電子詞典的功能。
[0242]電子書閱讀器2700可以具有能夠無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。通過無線通信，可以從電子書服務器購買并下載期望的書籍數(shù)據(jù)等。
[0243]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0244]【實施例10】
[0245]半導體設備可以應用于各種電子裝置(包括娛樂機器)。電子裝置的實例包括電視機(也稱為電視或電視接收機)、計算機等的監(jiān)視器、諸如數(shù)字照相機或數(shù)字攝像機的照相機、數(shù)字相框、蜂窩式電話(也稱為移動電話或移動電話機)、便攜式游戲控制臺、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)設備、諸如彈珠機的大型游戲機等等。
`[0246]圖18A示出了電視機9600的實例。在電視機9600中，在外殼9601中并入了顯示部分9603?？梢栽陲@示部分9603上顯示圖像。這里，由支架9605來支撐外殼9601。
[0247]可以用外殼9601的操作開關或單獨的遙控器9610來操作電視機9600?？梢杂眠b控器9610的操作鍵9609來控制頻道和音量，從而可以控制在顯示部分9603上顯示的圖像。此外，遙控器9610可以提供有用于顯示從遙控器9610輸出的數(shù)據(jù)的顯示部分9607。
[0248]請注意，電視機9600提供有接收機、調(diào)制解調(diào)器等等。用該接收機，可以接收一般的電視廣播。此外，當電視機9600經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器通過有線或無線連接而連接到通信網(wǎng)絡時，可以執(zhí)行單向(從發(fā)送機到接收機)或雙向(在發(fā)送機與接收機之間、在接收機之間等等)數(shù)據(jù)通信。
[0249]圖18B示出了數(shù)字相框9700的實例。例如，在數(shù)字相框9700中，在外殼9701中并入了顯示部分9703。在顯示部分9703上可以顯示各種圖像。例如，顯示部分9703可以顯示由數(shù)字照相機等拍攝的圖像的數(shù)據(jù)以用作正常的相框。
[0250]請注意，數(shù)字相框9700提供有操作部分、外部連接端子(USB端子、可以連接到諸如USB電纜的各種電纜的端子等)、記錄介質(zhì)插入部分等等。雖然可以將其設置在與顯示部分相同的表面上，但優(yōu)選的是將其設置在數(shù)字相框9700設計的側面或背面上。例如，在數(shù)字相框的記錄介質(zhì)插入部分中插入存儲由數(shù)字照相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲器，由此可以下載并在顯示部分9703上顯示圖像數(shù)據(jù)。
[0251]數(shù)字相框9700可以具有能夠無線地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的配置。在這種情況下，通過無線通信，可以下載期望的圖像數(shù)據(jù)以進行顯示。
[0252]圖19A不出了包括兩個外殼、即外殼9881和外殼9891的便攜式娛樂機器。外殼9881和9891用連接部分9893來相互連接以便被打開和關閉。在外殼9881和外殼9891中分別并入了顯示部分9882和顯示部分9883。另外，圖19A所示的便攜式娛樂機器包括揚聲器部分9884、記錄介質(zhì)插入部分9886、LED燈9890、輸入裝置(操作鍵9885、連接端子9887、傳感器9888 (具有測量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、旋轉(zhuǎn)頻率、距離、光、液體、磁性、溫度、化學物質(zhì)、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電功率、輻射、流速、濕度、梯度、振蕩、氣味或紅外線的功能的傳感器)、或傳聲器9889)等等。請注意，便攜式娛樂機器的結構不限于上述結構，而是可以采用至少提供有本發(fā)明實施例的半導體設備的其它結構。圖19A所示的便攜式娛樂機器具有讀取存儲在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)以便將其顯示在顯示部分上的功能以及通過無線通信與另一便攜式娛樂機器共享信息的功能。圖19A所示的便攜式娛樂機器可以具有各種功能而不限于上述各項。
[0253]圖19B示出了作為大型娛樂機器的投幣機器(slot machine) 9900的實例。在投幣機器9900中，在外殼9901中并入顯示部分9903。另外，投幣機器9900包括諸如起動桿或停止開關的操作裝置、投幣口、揚聲器等等。請注意，投幣機器9900的結構不限于上述結構，而是可以采用至少提供有本發(fā)明實施例的半導體設備的其它結構。
[0254]圖20A示出了蜂窩式電話1000的實例。蜂窩式電話1000提供有并入外殼1001中的顯示部分1002、操作按鈕1003、外部連接端口 1004、揚聲器1005、傳聲器1006等等。
[0255]當用手指等觸摸圖20A所示的蜂窩式電話1000的顯示部分1002時，可以向蜂窩式電話1000中輸入數(shù)據(jù)。此外，可以通過用手指等觸摸顯示部分1002來執(zhí)行打電話、編寫郵件等等。
[0256]顯示部分1002主要有三種屏幕模式。第一模式是主要用于顯示圖像的顯示模式。第二模式是主要用于輸入諸如文本的數(shù)據(jù)的輸入模式。第三模式是其中將顯示模式和輸入模式這兩種模式結合的顯不和輸入模式。
[0257]例如，在打電話或編寫郵件的情況下，為顯示部分1002選擇主要用于輸入文本的文本輸入模式以便可以輸入在屏幕上顯示的文本。在這種情況下，優(yōu)選的是在顯示部分1002的屏幕的幾乎所有區(qū)域上顯示鍵盤或數(shù)字按鈕。
[0258]當在蜂窩式電話1000內(nèi)部提供包括用于檢測傾斜度的傳感器(例如陀螺儀或加速度傳感器)的檢測設備時，可以通過確定蜂窩式電話1000的方向(蜂窩式電話1000是被水平放置還是垂直放置以用于風景模式或肖像模式)來自動地切換顯示部分1002的屏幕上的顯示。
[0259]通過觸摸顯示部分1002、操作外殼1001的操作按鈕1003等來切換屏幕模式?；蛘?，可以根據(jù)在顯示部分1002上顯示的圖像的種類來切換屏幕模式。例如，當在顯示部分上顯示的圖像的信號是運動圖像數(shù)據(jù)的信號時，將屏幕模式切換到顯示模式。當該信號是文本數(shù)據(jù)的信號時，將屏幕模式切換到輸入模式。
[0260]此外,在輸入模式中，當在顯不部分1002中的光學傳感器檢測到信號的一定時間段內(nèi)未執(zhí)行通過觸摸顯示部分1002進行的輸入時，可以控制屏幕模式而使其從輸入模式切換到顯示模式。
[0261]顯示部分1002可以充當圖像傳感器。例如，通過用手掌或手指觸摸顯示部分1002來獲取掌紋、指紋等的圖像，由此可以執(zhí)行個人認證。此外，通過為顯示部分提供背光或發(fā)射近紅外光的感測光源，還可以獲取手指靜脈、手掌靜脈等的圖像。
[0262]圖20B示出了蜂窩式電話的另一實例。圖20B中的蜂窩式電話具有顯示設備9410和通信設備9400。顯示設備9410包括外殼9411、顯示部分9412和操作按鈕9413。通信設備9400包括操作按鈕9402、外部輸入端子9403、傳聲器9404、揚聲器9405、以及在接收到電話時發(fā)光的發(fā)光部分9406。顯示設備9410通過在箭頭所表示的兩個方向上移動可以與具有電話功能的通信設備9400分離或者附著。因此，可以將顯示設備9410和通信設備9400沿著其短邊或長邊相互附著。另外，當只需要顯示功能時，可以將顯示設備9410與通信設備9400分離并單獨使用。可以通過通信設備9400與顯示設備9410之間的無線或有線通信來發(fā)送或接收圖像或輸入信息，通信設備9400與顯示設備9410中的每個均具有可再充電電池。
[0263]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0264]【實施例11】
[0265]在本實施例中，參照附圖來描述用于制造半導體設備的方法的不同于上述實施例的實例。請注意，本實施例中的制造半導體設備的步驟的許多部分與在其它實施例中的那些部分相同。因此，在下文中將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。
[0266]首先，在襯底100之上形成導電層102并在導電層102之上選擇性地形成抗蝕劑掩模104和106 (參見圖21A)。該步驟類似于實施例1中的步驟。
[0267]接下來，在使用上述抗蝕劑掩模104和106來刻蝕導電層102以形成柵極電極108和第一布線110之后，使抗蝕劑掩模104和106縮減以便在第一布線110之上形成抗蝕劑掩模112，并將柵極絕緣層114形成為覆蓋所形成的抗蝕劑掩模112、柵極電極108和第一布線110 (參見圖21B)。該步驟也類似于實施例1中的步驟；因此省略細節(jié)。
[0268]接下來，在`柵極絕緣層114之上依次堆疊導電層116和具有高導電性的半導體層180 (參見圖21C)?？梢詫щ妼?16形成為具有鑰膜或鈦膜的單層結構?；蛘?，可以將導電層116形成為具有疊層結構且可以具有例如，鋁膜和鈦膜的疊層結構。可以采用其中依次堆疊鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構?？梢圆捎闷渲幸来味询B鑰膜、鋁膜和鑰膜的三層結構。此外，可以使用含釹的鋁膜(Al-Nd膜)作為用于這些疊層結構的鋁膜。又或者，導電層116可以具有含硅的鋁膜的單層結構。對于導電層116的細節(jié)，可以參考實施例1中的導電層102等的細節(jié)。
[0269]對具有高導電性的半導體層180沒有特別限制，只要具有高導電性的半導體層180具有比稍后形成的島狀半導體層更高的導電性即可。例如，在使用氧化物半導體材料來形成稍后形成的島狀半導體層的情況下，可以在不同的形成條件下形成由與具有高導電性的半導體層類似的氧化物半導體材料形成的膜。當然，可以使用不同于稍后形成的島狀半導體層的材料來形成具有高導電性的半導體層180。在本實施例中，描述了其中使用相同材料來形成具有高導電性的半導體層180和稍后形成的島狀半導體層的情況。
[0270]在本實施例中，可以使用包含In、Ga和Zn (In2O3: Ga2O3: ZnO=1:1:1)的氧化物半導體靶通過濺射法來形成具有高導電性的半導體層180。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm~500mm;壓強是0.1Pa~2.0Pa ;直流(DC)電源是
0.25kW~5.0kff ;溫度是20°C~100°C;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0271]接下來，在選擇性地刻蝕導電層116和具有高導電性的半導體層180以形成源極電極118、漏極電極120、第二布線122、以及具有高導電性的半導體層182、184和186之后，將島狀半導體層124形成為在與柵極電極108重疊的區(qū)域中部分地與源極電極118、漏極電極120、以及具有高導電性的半導體層182和184接觸(參見圖21D)。
[0272]這里，在第二布線122之上提供具有高導電性的半導體層186 ;然而，所公開的本發(fā)明不限于此?？梢詫⒕哂懈邔щ娦缘陌雽w層形成為至少與源極電極118、漏極電極120和島狀半導體層124接觸。此外，在形成島狀半導體層124之前，可以對其上要形成島狀半導體層124的表面進行表面處理。對于表面處理的具體實例，可以參考實施例1等。
[0273]在本實施例中，使用包含In、Ga和Zn (In203:Ga203:Zn0=l:1:1)的氧化物半導體靶通過濺射法來形成島狀半導體層124。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm~500mm ;壓強是0.1Pa~2.0Pa ;直流(DC)電源是0.25kff~5.0kff ;溫度是20°C~100°C ;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0274]在本實施例中，具有高導電性的半導體層180和島狀半導體層124的膜形成條件是不同的。例如，在具有高導電性的半導體層180的膜形成條件中的氧氣與氬氣的流速比小于島狀半導體層124的膜形成條件中的該流速比。更具體而言，在稀有氣體(諸如氬氣或氦氣)氣氛中或在包含10%或以下的氧氣和90%或以上的稀有氣體的氣氛中形成具有高導電性的半導體層。在氧氣氛或其中氧氣的流速是稀有氣體的I倍或以上的氣氛中形成具有正常導電性的半導體層。以這種方式，可以形成具有不同導電性的兩種半導體層。
[0275]在本實施例中，描述了使用氧化物半導體材料來形成島狀半導體層124的情況；然而，所公開的本發(fā)明不限于此?？梢允褂弥T如硅、鍺、硅鍺、碳化硅、砷化鎵或磷化銦的半導體材料來形成島狀半導體層124。
[0276]另外，對于其它細節(jié)，可以參考實施例1等。
[0277]通過以上步驟，可以形成其中使用島狀半導體層124作為溝道形成區(qū)的晶體管190。此外，在第二布線122與第一布線110重疊的區(qū)域(第一布線110與第二布線122相互交叉的區(qū)域)中，可以形成第一布線110、抗蝕劑掩模112、柵極絕緣層114、第二布線122、以及具有高導電性的半導體層186的疊層結構。因此，可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0278]然后，形成各種電極和布線，由此完成提供有晶體管190的半導體設備。
[0279]如在本實施例中所述，在第一布線與第二布線之間提供使用多色調(diào)掩模形成的抗蝕劑掩模的一部分，由此可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0280]此外，如在本實施例中所述，將具有高導電性的半導體層提供為與源極電極(或柵極電極)和島狀半導體層接觸，由此可以改善晶體管的電學特性和可靠性。因此，可以提供優(yōu)秀的半導體設備。
[0281]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0282]【實施例12】
[0283]在本實施例中，參照附圖來描述用于制造半導體設備的方法的不同于上述實施例的實例。請注意，本實施例中的制造半導體設備的步驟的許多部分與在其它實施例中的那些部分相同。因此，在下文中將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。[0284]首先，在襯底100之上形成導電層102并在導電層102之上選擇性地形成抗蝕劑掩模104和106 (參見圖22A)。該步驟類似于實施例1中的步驟。
[0285]接下來，在使用上述抗蝕劑掩模104和106來刻蝕導電層102以形成柵極電極108和第一布線110之后，使抗蝕劑掩模104和106縮減以便在第一布線110之上形成抗蝕劑掩模112，并將柵極絕緣層114形成為覆蓋所形成的抗蝕劑掩模112、柵極電極108和第一布線110 (參見圖22B)。該步驟也類似于實施例1中的步驟；因此，省略細節(jié)。
[0286]接下來，在柵極絕緣層114之上依次堆疊具有高導電性的半導體層181和導電層116 (參見圖22C)。
[0287]對具有高導電性的半導體層181沒有特別限制，只要具有高導電性的半導體層181具有比稍后形成的島狀半導體層更高的導電性即可。例如，在使用氧化物半導體材料來形成稍后形成的島狀半導體層的情況下，可以在不同的形成條件下形成由與具有高導電性的半導體層類似的氧化物半導體材料形成的膜。當然，可以使用不同于稍后形成的島狀半導體層的材料來形成具有高導電性的半導體層181。在本實施例中，描述了其中使用相同材料來形成具有高導電性的半導體層181和稍后形成的島狀半導體層的情況。
[0288]在本實施例中，可以使用包含In、Ga和Zn (In2O3: Ga2O3: ZnO=1:1:1)的氧化物半導體靶通過濺射法來形成具有高導電性的半導體層181。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm?500mm;壓強是0.1Pa?2.0Pa ;直流(DC)電源是
0.25kW?5.0kff ;溫度是20°C?100°C;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0289]可以將導電層116形成為具有鑰膜或鈦膜的單層結構?；蛘撸梢詫щ妼?16形成為具有疊層結構且可以具有例如，鋁膜和鈦膜的疊層結構?？梢圆捎闷渲幸来味询B鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構?？梢圆捎闷渲幸来味询B鑰膜、鋁膜和鑰膜的三層結構。此外，可以使用含釹的鋁膜(Al-Nd膜)作為用于這些疊層結構的鋁膜。又或者，導電層116可以具有包含硅的鋁膜的單層結構。對于導電層116的細節(jié)，可以參考實施例1中的導電層102等的細節(jié)。
[0290]接下來，在選擇性地刻蝕導電層116和具有高導電性的半導體層181以形成源極電極118、漏極電極120、第二布線122、以及具有高導電性的半導體層183、185和187之后，將島狀半導體層124形成為在與柵極電極108重疊的區(qū)域中部分地與源極電極118、漏極電極120、以及具有高導電性的半導體層183和185接觸(參見圖22D)。
[0291]請注意，可以將具有高導電性的半導體層形成為至少與源極電極118、漏極電極120和島狀半導體層124接觸。此外，在形成島狀半導體層124之前，可以對其上要形成島狀半導體層124的表面進行表面處理。對于表面處理的具體實例，可以參考實施例1等。
[0292]在本實施例中，例如使用包含In、Ga和Zn (In203:Ga203:Zn0=l:1:1)的氧化物半導體靶通過濺射法來形成島狀半導體層124。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm?500mm ;壓強是0.1Pa?2.0Pa ;直流(DC)電源是0.25kff?5.0kff ；溫度是20°C?100°C ;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0293]在本實施例中，具有高導電性的半導體層181和島狀半導體層124的膜形成條件是不同的。例如，具有高導電性的半導體層181的膜形成條件中的氧氣與氬氣的流速比小于島狀半導體層124的膜形成條件中的該流速比。更具體而言，在稀有氣體(諸如氬氣或氦氣)氣氛中或在包含10%或以下的氧氣和90%或以上的稀有氣體的氣氛中形成具有高導電性的半導體層。在氧氣氛中或其中氧氣的流速是稀有氣體的I倍或以上的氣氛中形成具有正常導電性的半導體層。以這種方式，可以形成具有不同導電性的兩種半導體層。
[0294]在本實施例中，描述了使用氧化物半導體材料來形成島狀半導體層124的情況；然而，所公開的本發(fā)明不限于此?？梢允褂弥T如硅、鍺、硅鍺、碳化硅、砷化鎵或磷化銦的半導體材料來形成島狀半導體層124。
[0295]另外，對于其它細節(jié)，可以參考實施例1等。
[0296]通過以上步驟，可以形成其中使用島狀半導體層124作為溝道形成區(qū)的晶體管192。此外，在第二布線122與第一布線110重疊的區(qū)域(第一布線110與第二布線122相互交叉的區(qū)域)中，可以形成第一布線110、抗蝕劑掩模112、柵極絕緣層114、具有高導電性的半導體層187和第二布線122的疊層結構。因此，可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0297]然后，形成各種電極和布線，由此完成提供有晶體管192的半導體設備。
[0298]如在本實施例 中所述，在第一布線與第二布線之間提供使用多色調(diào)掩模形成的抗蝕劑掩模的一部分，由此可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0299]此外，如在本實施例中所述，將具有高導電性的半導體層提供為與源極電極(或柵極電極)和島狀半導體層接觸，由此可以改善晶體管的電學特性和可靠性。因此，可以提供優(yōu)秀的半導體設備。
[0300]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0301]【實施例13】
[0302]在本實施例中，參照附圖來描述用于制造半導體設備的方法的不同于上述實施例的實例。請注意，本實施例中的制造半導體設備的步驟的許多部分與在其它實施例中的那些部分相同。因此，在下文中將省略對與上述實施例相同的部分的描述并將詳細描述與上述實施例不同的部分。
[0303]首先，在襯底100之上形成導電層102并在導電層102之上選擇性地形成抗蝕劑掩模104和106 (參見圖23A)。該步驟類似于實施例1中的步驟。
[0304]接下來，在使用上述抗蝕劑掩模104和106來刻蝕導電層102以形成柵極電極108和第一布線110之后，使抗蝕劑掩模104和106縮減以便在第一布線110之上形成抗蝕劑掩模112，并將柵極絕緣層114形成為覆蓋所形成的抗蝕劑掩模112、柵極電極108和第一布線110 (參見圖23B)。該步驟也類似于實施例1中的步驟；因此，省略細節(jié)。
[0305]接下來，在柵極絕緣層114之上依次堆疊具有高導電性的半導體層181、導電層116和具有高導電性的半導體層180 (參見圖23C)。
[0306]對具有高導電性的半導體層180和181沒有特別限制，只要具有高導電性的半導體層180和181具有比稍后形成的島狀半導體層更高的導電性即可。例如，在使用氧化物半導體材料來形成稍后形成的島狀半導體層的情況下，可以在不同的形成條件下形成由與具有高導電性的半導體層類似的氧化物半導體材料形成的膜。當然，可以使用不同于稍后形成的島狀半導體層的材料來形成具有高導電性的半導體層180和181。此外，可以使用彼此不同的材料來形成具有高導電性的半導體層180和181。在本實施例中，描述了使用相同材料來形成具有高導電性的半導體層180和181以及稍后形成的島狀半導體層的情況。
[0307]在本實施例中，使用包含In、Ga和Zn (In2O3: Ga2O3: ZnO=1:1:1)的氧化物半導體靶通過濺射法來形成具有高導電性的半導體層180和181。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm?500mm ;壓強是0.1Pa?2.0Pa ;直流(DC)電源是0.25kff?5.0kff ;溫度是20°C?100°C ;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0308]可以將導電層116形成為具有鑰膜或鈦膜的單層結構?；蛘?，可以將導電層116形成為具有疊層結構且可以具有例如，鋁膜和鈦膜的疊層結構?？梢圆捎闷渲幸来味询B鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構。可以采用其中依次堆疊鑰膜、鋁膜和鑰膜的三層結構。此外，可以使用含釹的鋁膜(Al-Nd膜)作為用于這些疊層結構的鋁膜。又或者，導電層116可以具有含硅的鋁膜的單層結構。對于導電層116的細節(jié)，可以參考實施例1中的導電層102等的細節(jié)。
[0309]接下來，在選擇性地刻蝕導電層116以及具有高導電性的半導體層180和181從而形成源極電極118、漏極電極120、第二布線122、以及具有高導電性的半導體層182、183、184、185、186和187之后，將島狀半導體層124形成為在與柵極電極108重疊的區(qū)域中部分地與源極電極118、漏極電極120、以及具有高導電性的半導體層182、183、184和185接觸(參見圖23D)。
[0310]可以將具有高導電性的半導體層形成為至少與源極電極118、漏極電極120和島狀半導體層124接觸。此外，在形成島狀半導體層124之前，可以對其上要形成島狀半導體層124的表面進行表面處理。對于表面處理的具體實例，可以參考實施例1等。
[0311]在本實施例中，使用包含In、Ga和Zn (In203:Ga203:Zn0=l:1:1)的氧化物半導體靶通過濺射法來形成島狀半導體層124。例如，可以在以下條件下執(zhí)行濺射；襯底100與靶之間的距離是30mm?500mm ;壓強是0.1Pa?2.0Pa ;直流(DC)電源是0.25kff至5.0kff ;溫度是20°C?100°C ;氣氛是諸如氬氣的稀有氣體氣氛、氧化氣氛、或諸如氬氣的稀有氣體與氧化物的混合氣氛。
[0312]在本實施例中，具有高導電性的半導體層180和181以及島狀半導體層124的膜形成條件是不同的。例如，具有高導電性的半導體層180和181的膜形成條件中的氧氣與氬氣的流速比小于島狀半導體層124的膜形成條件中的該流速比。更具體而言，在稀有氣體(諸如氬氣或氦氣)氣氛中或在包含10%或以下的氧氣和90%或以上的稀有氣體的氣氛中形成具有高導電性的半導體層。在氧氣氛中或其中氧氣的流速是稀有氣體的I倍或以上的氣氛中形成具有正常導電性的半導體層。以這種方式，可以形成具有不同導電性的兩種半導體層。
[0313]在本實施例中，描述了使用氧化物半導體材料來形成島狀半導體層124的情況；然而，所公開的本發(fā)明不限于此?？梢允褂弥T如硅、鍺、硅鍺、碳化硅、砷化鎵或磷化銦的半導體材料來形成島狀半導體層124。
[0314]另外，對于其它細節(jié)，可以參考實施例1等。
[0315]通過以上步驟，可以形成其中使用島狀半導體層124作為溝道形成區(qū)的晶體管194。此外，在第二布線122與第一布線110重疊的區(qū)域(第一布線110與第二布線122相互交叉的區(qū)域)中，可以形成第一布線110、抗蝕劑掩模112、柵極絕緣層114、具有高導電性的半導體層187、第二布線122、以及具有高導電性的半導體層186的疊層結構。因此，可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0316]然后，形成各種電極和布線，由此完成提供有晶體管194的半導體設備。
[0317]如在本實施例中所述，在第一布線與第二布線之間提供使用多色調(diào)掩模形成的抗蝕劑掩模的一部分，由此可以在抑制制造步驟數(shù)量增加的同時減小寄生電容的電容值。
[0318]此外，如在本實施例中所述，將具有高導電性的半導體層提供為與源極電極(或柵極電極)和島狀半導體層接觸，由此可以改善晶體管的電學特性和可靠性。因此，可以提供優(yōu)秀的半導體設備。
[0319]請注意，適當時可以與任何其它實施例或?qū)嵗Y合地實現(xiàn)本實施例。
[0320]【實例I】
[0321]在本實例中，為了確認所公開的本發(fā)明的效果，檢驗了晶體管的電流-電壓特性和遷移率特性。在下文中參照附圖進行描述。
[0322]使用根據(jù)實施例12的晶體管(在下文中為晶體管B)來執(zhí)行本實例的檢驗(參見圖24B)。為了進行比較，對其中未提供位于源極電極(或漏極電極)下面的具有高導電性的半導體層的晶體管(在下文中為晶體管A)進行類似的檢驗(參見圖24A)。
[0323]用于制造晶體管的方法遵循實施例12的那些方法。這里，晶體管A與B之間的制造步驟方面的唯一差別在于是否存在形成位于源極電極(或漏極電極)下面的具有高導電性的半導體層的 步驟。請注意，將鈦用于源極電極(或漏極電極)并將包含銦、鎵和鋅的氧化物半導體材料用于具有高導電性的半導體層和島狀半導體層。另外，在形成島狀半導體層之前，執(zhí)行反濺射作為表面處理。晶體管的溝道長度是20 μ m且其溝道寬度是20nm。具有高導電性的半導體層的厚度是5nm。
[0324]圖25A示出了晶體管A的電流-電壓特性和遷移率特性，而圖25B示出了晶體管B的電流-電壓特性和遷移率特性。橫軸表示柵極電壓(Vg)而縱軸表示電流值(Id)或場效應遷移率(μ FE)。這里，源漏電壓是10V。在圖25Α中，在電流-電壓特性曲線中存在較大的變化。另一方面，在圖25Β中，在電流-電壓特性曲線中存在極其小的變化。
[0325]上述現(xiàn)象的細節(jié)不清楚；然而，可以認為由于具有高導電性的半導體層等而引起的島狀半導體層與源極電極(或漏極電極)之間的電連接的改善是其原因。
[0326]以這種方式，在源極電極(或漏極電極)與島狀半導體層之間提供具有高導電性的半導體層，由此可以提供具有優(yōu)秀電學特性的半導體設備。適當時可以與任何其它實施例相結合地實現(xiàn)本實例。
[0327]本申請基于2008年12月25日向日本專利局提交的日本專利申請N0.2008-330258，通過參考將其全部內(nèi)容并入于此。
【權利要求】
1.一種顯示設備，包括: 絕緣層，在掃描線和信號線之間并且在所述掃描線與所述信號線的交叉部分中，其中所述絕緣層不是晶體管的柵極絕緣層， 其中所述絕緣層與所述交叉部分中的所述掃描線的頂表面相接觸， 其中所述絕緣層的寬度比所述掃描線的寬度窄， 其中所述掃描線由與所述晶體管的柵極電極相同材料的層形成，以及 其中所述信號線由與所述晶體管的源極電極或漏極電極相同材料的層形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示設備，其中所述絕緣層是抗蝕劑掩模。
3.一種顯示設備，包括: 絕緣層，在掃描線和信號線之間并且在所述掃描線與所述信號線的交叉部分中，其中所述絕緣層不是晶體管的柵極絕緣層， 其中所述絕緣層與所述交叉部分中的所述掃描線的頂表面和側表面相接觸， 其中所述掃描線由與所述晶體管的柵極電極相同材料的層形成，以及 其中所述信號線由與所述晶體管的源極電極或漏極電極相同材料的層形成。
4.根據(jù)權利要求3 所述的顯示設備，其中所述絕緣層包括有機材料。
5.—種顯不設備,包括: 絕緣層，在掃描線和信號線之間并且在所述掃描線與所述信號線的交叉部分中，其中所述絕緣層不是晶體管的柵極絕緣層， 其中所述絕緣層與所述交叉部分中的所述掃描線的頂表面相接觸， 其中所述絕緣層包括選自由以下組成的組中的一種:硅氧化物、硅氧氮化物、硅氮化物、硅氮氧化物、氧化鋁以及氧化鉭， 其中所述掃描線由與所述晶體管的柵極電極相同材料的層形成，以及 其中所述信號線由與所述晶體管的源極電極或漏極電極相同材料的層形成。
6.根據(jù)權利要求1、3以及5中的任一項所述的顯示設備， 其中所述晶體管包括與所述柵極電極重疊的半導體層，以及 其中所述半導體層包括氧化物半導體材料。
7.根據(jù)權利要求1、3以及5中的任一項所述的顯示設備，其中所述顯示設備被并入到選自由以下組成的組中的一個:電子書閱讀器、電視機、數(shù)字相框、娛樂游戲機和移動電話。
8.一種顯示設備，包括: 包括柵極電極的第一布線； 在所述第一布線之上的抗蝕劑掩模； 在所述柵極電極之上的半導體層； 包括源極電極的第二布線；以及 像素電極， 其中所述源極電極與所述半導體層電連接， 其中所述像素電極與所述半導體層電連接，以及 其中所述抗蝕劑掩模被設置在所述第一布線與所述第二布線之間并且在所述第一布線與所述第二布線的交叉部分中。
9.一種顯示設備，包括:包括柵極電極的第一布線； 在所述第一布線之上的抗蝕劑掩模； 在所述第一布線和所述抗蝕劑掩模之上的柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層之上的半導體層； 包括源極電極的第二布線；以及 像素電極， 其中所述源極電極與所述半導體層電連接， 其中所述像素電極與所述半導體層電連接，以及 其中所述抗蝕劑掩模與所述柵極絕緣層被設置在所述第一布線與所述第二布線之間并且在所述第一布線與所述第二布線的交叉部分中。
10.一種顯不設備,包括: 包括柵極電極的第一布線； 在所述第一布線之上的抗蝕劑掩模； 在所述第一布線和所述抗蝕劑掩模之上的柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層之上的半導體層； 包括源極電極的第二布線； 在所述第二布線之上的透明導電層；以及 像素電極， 其中所述源極電極與所述半導體層電連接， 其中所述像素電極與所述半導體層電連接，以及 其中所述抗蝕劑掩模與所述柵極絕緣層被設置在所述第一布線與所述第二布線之間并且在所述第一布線與所述第二布線的交叉部分中。
11.根據(jù)權利要求10所述的顯示設備，其中所述像素電極由與所述透明導電層相同的材料構成。
12.根據(jù)權利要求8、9以及10中的任一項所述的顯示設備，其中所述半導體層包括氧化物半導體材料。
13.根據(jù)權利要求8、9以及10中的任一項所述的顯示設備，其中所述第一布線比所述第二布線寬。
14.根據(jù)權利要求8、9以及10中的任一項所述的顯示設備，其中所述顯示設備被并入到選自由下列組成的組中的一個:電子書閱讀器、電視機、數(shù)字相框、娛樂游戲機和移動電話。
15.一種用于制造半導體設備的方法，包括如下步驟: 在襯底之上形成第一導電層； 在所述第一導電層之上選擇性地形成具有多個厚度的抗蝕劑掩模； 通過使用所述抗蝕劑掩模刻蝕所述第一導電層以形成柵極電極和第一布線； 去除所述抗蝕劑掩模的一部分以露出所述柵極電極的頂表面； 形成柵極絕緣層以覆蓋所述柵極電極、所述第一布線以及所述抗蝕劑掩模； 在所述柵極絕緣層之上形成第二導電層； 選擇性地刻蝕所述第二導電層以形成源極電極和漏極電極，并形成與所述第一布線重疊的第二布線；以及 形成半導體層，所述半導體層在與所述柵極電極重疊的區(qū)域中與所述源極電極和漏極電極接觸。
16.一種用于制造半導體設備的方法，包括如下步驟: 在第一布線與柵極電極之上形成絕緣層； 刻蝕所述絕緣層以露出所述柵極電極的頂表面； 在所述柵極電極、所述第一布線以及所述絕緣層之上形成柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層之上形成第二導電層； 選擇性地刻蝕所述第二導電層以形成源極電極和漏極電極，并形成與所述第一布線重疊的第二布線；以及 形成半導體層，所述半導體層在與所述柵極電極重疊的區(qū)域中與所述源極電極和漏極電極接觸。
17.根據(jù)權利要求16所述的用于制造半導體設備的方法，所述絕緣層包括選自由以下組成的組中的一種:硅氧化物、硅氧氮化物、硅氮化物、硅氮氧化物、氧化鋁以及氧化鉭。
18.根據(jù)權利要求15或16所述的用于制造半導體設備的方法，其中所述半導體層是氧化物半導體層。
19.根據(jù)權利要求15或16所述的用于制造半導體設備的方法，其中所述半導體設備選自由下列組成的組中的一個:海報、廣告、電子書、電視機、數(shù)字相框、游戲機和電話。
【文檔編號】H01L21/84GK103872062SQ201410120966
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2009年12月25日 優(yōu)先權日:2008年12月25日
【發(fā)明者】山崎舜平 申請人:株式會社半導體能源研究所